UNIVERSIDADE DA AMAZÔNIA CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA CCET CURSO DE ENGENHARIA CIVIL LUIS FLAVIO DA SILVA BARROSO

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1 UNIVERSIDADE DA AMAZÔNIA CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA CCET CURSO DE ENGENHARIA CIVIL LUIS FLAVIO DA SILVA BARROSO AVALIAÇÃO DA RESISTIVIDADE ELÉTRICA DE CONCRETOS COM ADIÇÃO DE METACAULIM BELÉM/PA 2013

2 LUIS FLAVIO DA SILVA BARROSO AVALIAÇÃO DA RESISTIVIDADE ELÉTRICA DE CONCRETOS COM ADIÇÂO DE METACAULIM Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação apresentado ao Centro de Exatas e Tecnologia da Universidade da Amazônia como requisito para a obtenção do grau de Engenheiro Civil. Orientador: Prof. José Zacarias Rodrigues da Silva Junior. BELÉM/PA 2013

3 LUIS FLAVIO DA SILVA BARROSO AVALIAÇÃO DA RESISTIVIDADE ELÉTRICA DE CONCRETOS COM ADIÇÃO DE METACAULIM Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação apresentado ao Centro de Exatas e Tecnologia da Universidade da Amazônia como requisito para a obtenção do grau de Engenheiro Civil. Orientador: Prof. José Zacarias Rodrigues da Silva Junior. Banca Examinadora Profº José Zacarias Rodrigues da Silva Junior Orientador Universidade da Amazônia Profª Mariana Domingues von Paumgartten Lira Universidade da Amazônia Profº Clementino José dos Santos Filho Universidade da Amazônia Apresentado em: / / Conceito: BELÉM/PA 2013

4 Ao meu pai, pelo apoio e incentivo ao longo dessa jornada e da vida, ensinando-me a persistir nos meus objetivos e ajudando-me a alcançá-los.

5 AGRADECIMENTOS Acima de tudo a Deus,que permitiu que tudo isso acontecesse, guiando-me sempre e não deixando que eu me desviasse de meus princípios e objetivos. À minha família, pelo suporte que me deram para que eu chegasse até aqui. À UNAMA e a todos os professores do curso de Engenharia Civil, pela contribuição na minha vida acadêmica, em especial ao meu orientador Prof. MSc. José Zacarias Rodrigues da Silva Junior que partilhou comigo seus conhecimentos, enriquecendo este trabalho. Aos professores Mariana Lira e Elenízio Matos, que em muito contribuíram para o aprimoramento desse trabalho. À empresa Paulo Barroso Engenharia Ltda., na pessoa de Plinio Cardoso, pela contribuição na parte experimental conduzida no laboratório da mesma. A todos que, mesmo não citados aqui, direto ou indiretamente fizeram parte da minha formação.

6 RESUMO A deterioração das estruturas de concreto armado pela corrosão do aço é um dos principais problemas relacionados com a durabilidade e vida útil das estruturas na construção civil. Tal processo é resultante da incapacidade do concreto em exercer sua função protetora, culminando na despassivação do aço. A resistividade elétrica do concreto, juntamente com o teor de oxigênio ao redor da armadura, são fatores determinantes no controle desse fenômeno eletroquímico. Com o objetivo de avaliar as alterações de tal propriedade, adicionando na massa do cimento dois teores de metacaulim, foram analisados nove tipos de misturas, contendo variações na relação água/aglomerante e no teor de adição, os quais foram ensaiados em diferentes idades, ou seja, com diferentes tempos de cura. Através dos resultados, foi possível constatar que a adição de metacaulim exerce influência positiva nas propriedades investigadas de resistividade elétrica aparente e resistência à compressão axial, sendo 10%, o teor de adição mais favorável entre os dois testados. Palavras-chave: corrosão. resistividade elétrica aparente. metacaulim.

7 ABSTRACT The deterioration of reinforced concrete structures due to corrosion of steel is one of the main problems related with the durability and lifetime of structures in civil construction. This process is the result of the inability of concrete to exert its protective function, culminating in the depassivation of the steel. The electrical resistivity of concrete along with the oxygen around the armor, are determining factors on the controlling of this electrochemical phenomenon. In order to evaluate the alterations of this property, by adding two levels of metakaolin in the mass of cement, were analyzed nine types of mixtures, containing variations in the water/binder ratio and in the level of addition, in which were tested at different ages, or in another words, with different curing times. From the results, it was possible to establish that, the addition of metakaolin has a positive influence on the properties investigated of apparent electric resistivity and compressive strength, being 10%, the addition level that is more favorable between the two tested. Keywords: corrosion. apparent electric resistivity. metakaolin.

8 LISTA DE FIGURAS Figura 1 Efeito do maior ou menor acesso de oxigênio Figura 2 Formação de uma pilha de corrosão adaptação Figura 3 Modelo de vida útil em função da corrosão Figura 4 Tipos de corrosão e fatores provocantes Figura 5 - Esquema simplificado do processo de cabonatação Figura 6 - Representação esquemática de um processo efetivo de carbonatação do concreto, estando os poros parcialmente preenchidos com água (concreto com umidade relativa normal do ambiente) Figura 7 - Grau de carbonatação em função da umidade relativa do ambiente Figura 8 Influência da relação a/c e da condição de cura na profundidade cabonatada do concreto Figura 9 Relação entre o teor de cimento e a carbonatação Figura 10 Influência da cura e da relação a/c na carbonatação do concreto obtida por procedimento acelerado Figura 11 - Formas de ocorrência de íons cloretos na estrutura do concreto Figura 12 Esquema mostrando a corrosão por pite na qual os cloreto despassivam a armadura, formam o complexo transitório e depois são reciclados para novas Figura 13 Variação do teor crítico de cloretos em função da qualidade do concreto e da umidade relativa Figura 14 Influência da composição do concreto em parâmetros que governam a proteção da armadura contra a corrosão Figura 15 Resistividade elétrica x relação água/cimento e consumo de cimento Portland comum, ensaiado aos 28 dias Figura 16 Influência do grau de saturação do concreto sobre a relação resistividade versus relação a/agl Figura 17 Efeito do tipo de cimento na resistividade elétrica do concreto Figura 18 Efeito do teor do agregado na resistividade elétrica do concreto Figura 19 Classificação de adições minerais para concreto Figura 20 Efeito da temperatura na resistividade elétrica do concreto Figura 21 - Efeito do teor de umidade na resistividade elétrica do concreto... 61

9 Figura 22 Relação entre o teor de umidade e a resistividade elétrica de concretos contaminados com cloreto (a) ou sulfato (b) Figura 23 Resistividade elétrica versus carbonatação Figura 24 Método dos quatros eletrodos para medir a resistividade elétrica do concreto Figura 25 Granulometria dos grãos de metacaulim e cimento Figura 26 Microscopia eletrônica da pasta de um concreto sem adição Figura 27 Microscopia eletrônica da pasta de um concreto com adição de 8% de metacaulim Figura 28 Aparelho RESIPOD fabricado pela PROCEQ S.A Figura 29 Esquema da técnica de resistividade Figura 30 Vista em planta e lateral dos corpos-de-prova ensaiados... 82

10 LISTA DE TABELAS Tabela 1 - Valores críticos para a despassivação da armadura por cloretos Tabela 2 Risco de corrosão em função da resistividade elétrica (ohm.cm) Tabela 3 Relação entre a resistividade elétrica e a probabilidade de corrosão proposta pelo CEB Tabela 4 - Características físicas do cimento Tabela 5 - Características químicas do cimento Tabela 6 Características químicas do Metacaulim Tabela 7 Características físicas do Metacaulim Tabela 8 Denominação e composição das misturas (Tipos) Tabela 9 Características físicas dos agregados Tabela 10 Granulometria do agregado miúdo Tabela 11 Granulometria do agregado graúdo Tabela 12 Composição dos materiais utilizado nos traços Tabela 13 Traços e quantidade de corpos-de-prova ensaiados Tabela 14 Resultados do ensaio de resistência à compressão aos 28 dias de idade, para relação a/c de 0, Tabela 15 Resultados do ensaio de resistência à compressão aos 28 dias de idade, para relação a/c de 0, Tabela 16 Resultados do ensaio de resistência à compressão aos 28 dias de idade, para relação a/c de 0, Tabela 17 Resultados do ensaio de resistividade elétrica aparente, em KΏ.cm, do traço Tipo I Tabela 18 Resultados do ensaio de resistividade elétrica aparente, em KΏ.cm, do traço Tipo II Tabela 19 Resultados do ensaio de resistividade elétrica aparente, em KΏ.cm, do traço Tipo III Tabela 20 Resultados do ensaio de resistividade elétrica aparente, em KΏ.cm, do traço Tipo IV Tabela 21 Resultados do ensaio de resistividade elétrica aparente, em KΏ.cm, do traço Tipo V... 88

11 Tabela 22 Resultados do ensaio de resistividade elétrica aparente, em KΏ.cm, do traço Tipo VI Tabela 23 Resultados do ensaio de resistividade elétrica aparente, em KΏ.cm, do traço Tipo VII Tabela 24 Resultados do ensaio de resistividade elétrica aparente, em KΏ.cm, do traço Tipo VIII Tabela 25 Resultados do ensaio de resistividade elétrica aparente, em KΏ.cm, do traço Tipo IX Tabela 26 Resumo das médias dos resultados dos tipos de resistividade em corpos-de-prova saturados Tabela 27 Resultados do ensaio de resistividade elétrica aparente, em KΏ.cm, e resistência à compressão, em MPa, do traço Tipo I Tabela 28 Resultados do ensaio de resistividade elétrica aparente, em KΏ.cm, e resistência à compressão, em MPa, do traço Tipo II Tabela 29 Resultados do ensaio de resistividade elétrica aparente, em KΏ.cm, e resistência à compressão, em MPa, do traço Tipo III Tabela 30 Resultados do ensaio de resistividade elétrica aparente, em KΏ.cm, e resistência à compressão, em MPa, do traço Tipo IV Tabela 31 Resultados do ensaio de resistividade elétrica aparente, em KΏ.cm, e resistência à compressão, em MPa, do traço Tipo V Tabela 32 Resultados do ensaio de resistividade elétrica aparente, em KΏ.cm, e resistência à compressão, em MPa,, do traço Tipo VI Tabela 33 Resultados do ensaio de resistividade elétrica aparente, em KΏ.cm, e resistência à compressão, em MPa, do traço Tipo VII Tabela 34 Resultados do ensaio de resistividade elétrica aparente, em KΏ.cm, e resistência à compressão, em MPa, do traço Tipo VIII Tabela 35 Resultados do ensaio de resistividade elétrica aparente, em KΏ.cm, e resistência à compressão, em MPa, do traço Tipo IX Tabela 36 Índice de resistividade elétrica das misturas investigadas na idade de 28 dias Tabela 37 Relação entre a resistividade elétrica e a probabilidade de corrosão proposta pelo CEB Tabela 38 Probabilidade de corrosão para as misturas avaliadas segundo o critério do CEB

12 Tabela 39 Tabela da média dos resultados da resistividade elétrica aparente e resistência à compressão Tabela 40 Tabela da correlação existente entre a resistividade elétrica e a resistência à compressão... 98

13 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO JUSTIFICATIVA E RELEVÂNCIA DO TEMA OBJETIVO Geral Específico CORROSÃO DA ARMADURA EM MEIO AQUOSO INICIAÇÃO Carbonatação Íons Cloretos PROPAGAÇÃO RESISTIVIDADE ELETRICA APARENTE PROPRIEDADES DO CONCRETO LIGADAS À RESISTIVIDADE Relação água/aglomerante Composição e consumo de cimento Tipo e teor de agregados Aditivos Adições Minerais EFEITOS DA EXPOSIÇÃO SOBRE A RESISTIVIDADE Cura Temperatura Teor de umidade ou grau de saturação Íons agressivos Carbonatação MEDIDA DA RESISTIVIDADE (MÉTODO DE WENNER) METACAULIM PROGRAMA EXPERIMENTAL CONSIDERAÇÕES INICIAIS METODOLOGIA DEFINIÇÕES DAS VARIÁVEIS EQUIPAMENTOS UTILIZADOS CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS Cimento... 73

14 5.5.2 Metacaulim Agregados Aditivo DOSAGEM DOS TRAÇOS MOLDAGEM E CURA DOS CORPOS DE PROVA ENSAIOS REALIZADOS Resistência à compressão Resistividade elétrica aparente APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO RESISTIVIDADE ELÉTRICA APARENTE INTEGRAÇÃO DOS RESULTADOS Resistividade elétrica aparente x resistência à compressão CONSIDERAÇÕES FINAIS REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

15 14 1 INTRODUÇÃO 1.1 RELEVÂNCIA DO TEMA E JUSTIFICATIVA O concreto se constitui de uma mistura de cimento, areia, pedra, água e, opcionalmente, adições minerais e/ou aditivos químicos, onde o cimento, ao ser hidratado pela água, forma uma pasta resistente e aderente aos agregados, compondo um bloco monolítico. Por apresentar características como boa aderência e trabalhabilidade, como também, ótima resistência à compressão, é o material mais utilizado na construção civil. (GIOCICOMETTI, 1990) Por adaptar-se a todos locais e circunstâncias, devido as suas propriedades, proporcionando vida útil adequada às construções a um custo competitivo com os demais materiais estruturais é um dos produtos que mais se adaptam ao conceito de sustentabilidade, tão difundido e requerido hoje em dia (ISAIA, 2011). Entretanto, segundo Kurtis & Mehta, (1997 apud Cunha, 2001), a tradicional concepção do concreto armado, tido como material de grande durabilidade e resistência é invariavelmente questionado, devido ao surgimento de um número cada vez maior de manifestações patológicas. Dentre elas, a corrosão das armaduras é um dos agentes de deterioração das estruturas de concreto armado mais frequentes na construção civil (SILVA JUNIOR, 2001). Dal Molin (1988) efetuou uma analise de casos de estruturas com defeitos patológicos e constatou a incidência de corrosão em 40% dos casos. Aranha (1994) concluiu que, na Amazônia, 60% dos processos patológicos em estruturas, são devido à corrosão da armadura. Outros estudos no Brasil, reconhecidos por Rincon (1997), mostrou que 20% a 58% dos problemas em pontes, viadutos e estruturas em ambientes marinhos e industriais são provocados por corrosão das armaduras (SILVA JUNIOR, 2001). Carmona e Marega (1988 apud Tavares, 2006), em uma extensa pesquisa sobre edificações com manifestações patológicas em diversas regiões do país, observaram que 27% dos casos estavam relacionadas com a corrosão das armaduras, e que a principal fonte destes danos era a má execução da obra.

16 15 Avaliações feitas por organizações e comitês de vários países, estimam que sejam gastos entre 1,25% a 3,50% do produto nacional bruto, na recuperação dos danos causados apenas pela corrosão das armaduras, em países em desenvolvimento ou desenvolvidos (FORTES, 1995). Segundo o mesmo autor, no Brasil, o custo da corrosão no ano de 1994 foi em torno de três milhões de dólares, creditado à construção civil. Dentre os principais fatores que provocam a corrosão, está o meio ambiente, no qual a estrutura esta inserida, e o cobrimento inadequado de concreto. O processo de deterioração das estruturas de concreto normalmente ocorre como resultado da redução da alcalinidade, que, por sua vez, é devida à carbonatação do concreto, à lixiviação dos álcalis ou à presença de quantidade significante de íons cloreto no concreto (BASHEER et al, 2002) A corrosão das armaduras é resultante da incapacidade do concreto de exercer sua função protetora. Uma vez que o aço se encontre desprotegido (despassivado), a velocidade de deterioração da estrutura de concreto é determinada pelo grau de disponibilidade de oxigênio ao redor da armadura e pela resistividade elétrica do concreto (ANDRADE, 1995). Para algumas estruturas de concreto, onde a durabilidade é essencial e o risco de corrosão é iminente, como, por exemplo, em estruturas próximas a linhas férreas, os índices de resistividade exigidos são bastante elevados. Cascudo (1997) relata que, para as estruturas do metrô de São Paulo, foi solicitada uma resistividade elétrica mínima de 60kΏ.cm, considerado um índice rígido entre os pesquisadores, porém compatível com as exigências e o rigor da obra. A resistividade elétrica do concreto depende da estrutura dos poros e da composição iônica da solução aquosa dos mesmos e sofre interferência da temperatura e da umidade do concreto. A utilização de adições minerais promovem um refinamento e melhor distribuição do tamanho dos poros, reduzindo a condutividade elétrica da solução aquosa dos mesmos. Dessa forma, causa influência na resistividade elétrica, elevando o seu valor. O metacaulim, utilizado como adição mineral neste trabalho, é um material de natureza pozolânica de alta reatividade, obtida a partir de calcinação de argilas cauliníticas, que vem aumentando sua utilização no Brasil como uma nova opção

17 16 técnica e comercial para os concretos onde se pretenda elevada resistência e durabilidade (LACERDA, 2005). Atualmente, existem poucos estudos relacionados com a resistividade elétrica de concretos com adição de metacaulim. Através da revisão bibliográfica encontrou - se apenas trabalhos relacionados às adições de escória de alto forno, cinza da de casca de arroz, cinza volante e outros. 1.2 OBJETIVOS Geral O objetivo principal deste trabalho é avaliar a resistividade elétrica de concretos convencionais com e sem adição mineral de metacaulim Específicos Os objetivos específicos do trabalho são: realizar uma abordagem do fenômeno da corrosão, identificando por meio de revisão bibliográfica as causas, as consequências, o mecanismo e os fatores acelerantes do processo da corrosão da armadura; comparar a resistividade elétrica aparente de concretos produzidos com diferentes relações agua/aglomerante e diferentes idades (grau de hidratação); avaliar a influência que a adição de teores de metacaulim exerce na resistência à compressão e na resistividade elétrica aparente (R.E.A.) do concreto; correlacionar os resultados das propriedades em questão, ligadas à durabilidade do concreto.

18 17 2 CORROSÂO DAS ARMADURAS NO CONCRETO A corrosão pode ser definida como a interação destrutiva ou a interação que implique inutilização para o uso, de um material com o ambiente, seja por reação química ou por eletroquímica (CASCUDO, 1997). Segundo Ramanathan (1988), no caso de um metal, ele é convertido a um estado não metálico. Quando isto ocorre, o metal perde suas qualidades essenciais, tais como resistência mecânica, elasticidade e ductilidade. Para Bauer (1994) apud Polito (2006), a corrosão é a mutação não intencional de um metal, a partir de suas superfícies expostas, em compostos não aderentes e solúveis no ambiente em que o metal se encontra. A maioria dos metais encontra-se na natureza formando compostos, como óxidos e sulfetos, com outros elementos. Para utiliza-los em sua forma elementar, é preciso extrair o metal mediante um processo de redução, onde requer aplicar-lhes certa quantidade de energia. O processo inverso pelo qual o metal regressa ao seu estado natural é acompanhado de uma redução da sua energia (Energia de Gibbs), ou seja, através de uma reação espontânea. Tal processo é conhecido por corrosão e representa a destruição paulatina do metal (ANDRADE, 1992). Gentil (1996), apud Cascudo (1997), afirma que em alguns casos, pode-se admitir a corrosão como o inverso do processo metálico, sendo muito frequente a semelhança entre o produto da corrosão de um metal e o minério do qual foi originalmente extraído. Em se tratando da deterioração do aço, são dois os processos de corrosão que podem ocorrer: Oxidação: É o ataque provocado por uma reação gás-metal, com formação de uma película de óxido. É um processo extremamente lento à temperatura ambiente e não provoca alteração significativa do metal, a não ser que existam gases muito agressivos na atmosfera. Também ocorre, preponderantemente, durante a fabricação da barra de aço, que ao sair do trem de laminação, com temperaturas da ordem de 900 C, experimenta uma forte reação de oxidação

19 18 com o ar ambiente, formando uma película compacta, uniforme e pouco permeável, sobre a superfície da barra, podendo servir até de proteção relativa das armaduras contra a corrosão úmida posterior, de natureza preponderantemente eletroquímica (HELENE, 1986); Corrosão eletroquímica: ocorre como resultado da formação de uma pilha, com reações de oxidação, reações de redução e a circulação de íons através de um eletrólito, em meio aquoso, formando-se sobre a superfície do metal zonas anódicas (reação de oxidação) e zonas catódicas (reação de redução) (HELENE, 1993). Tendo como consequências nas estruturas, uma diminuição da seção das armaduras, fissuração do concreto em direção paralela a esta e a perda de aderência entre o aço e o concreto. O processo de corrosão das armaduras em concreto armado é um caso específico de corrosão eletroquímica em meio aquoso. Tal processo conduz a formação de óxidos/hidróxidos de ferro, produtos de corrosão avermelhados, pulverulentos e porosos, denominados ferrugem. Só ocorrendo, de acordo com Helene (1986), nas seguintes condições: a) deve existir um eletrólito, onde é a fase líquida contida nos poros do concreto. É uma solução saturada de hidróxido de cálcio Ca(OH) 2,contendo também NaOH e KHO, além de íons agressivos oriundos do meio externo. Normalmente, está disponível em quantidade suficiente para possibilitar o processo eletroquímico entre o cátodo e o ânodo. O eletrólito apresenta-se sob a forma de uma película sobre a superfície do aço e é fornecido pela presença de umidade no concreto; b) deve haver uma diferença de potencial, que é essencial ao processo, dependendo dela a formação da pilha eletroquímica, sendo necessário, um ânodo, um cátodo, um condutor metálico (armadura) e também o eletrólito. A diferença de potencial pode ser gerada por diferença de umidade, concentração salina, tensão no concreto e no aço, aeração devido à maior ou menor compacidade e qualidade do concreto e outros, sendo esta última, considerada a principal causa geradora de DDP. A Figura 1 mostra que, na formação da pilha de aeração diferencial, as zonas menos aeradas (concretos mais densos)

20 19 tornam-se cátodos, e as zonas mais aeradas (concretos mais porosos) tornam-se áreas preferencialmente anódinas (CASCUDO, 1997); Figura 1 Efeito do maior ou menor acesso de oxigênio Fonte: Cascudo, c) deve existir oxigênio, onde é necessário para a formação da ferrugem (oxido/hidróxido de ferro). Seu acesso é facilitado pela porosidade do concreto, que promove sua interação com o meio. Pode-se afirmar que todo o processo eletroquímico de corrosão do aço é controlado pelo acesso de oxigênio dissolvido no eletrólito às regiões catódicas; d) pode haver agentes agressivos, onde a corrosão pode ser acelerada por agentes agressivos contidos ou absorvidos pelo concreto, uma vez que, aumentam de forma significativa a condutividade elétrica do eletrólito. Dentre eles, destacam-se os íons sulfetos (S 2 ), os cloretos (Cl-), o dióxido de carbono (CO 2 ), os nitritos (NO 3 ), o gás sulfídrico (H 2 S), o cátion amônio (NH 4 ), os óxidos de enxofre (SO 2, SO 3 ), fuligem e outros. Esses agentes, não permitem a formação ou quebram a

21 20 película já existente de passivação do aço, promovendo a aceleração do processo corrosivo (CASCUDO, 1997). Tendo-se os elementos básicos, a corrosão desenvolve-se com a presença das seguintes reações: reações de dissolução do ferro (oxidação), ocorrem nas zonas anódicas (corroídas): Fe Fe 2 + 2e - reações de redução de oxigênio que ocorrem nas zonas catódicas (não corroídas): H2O + 1/2O2 + 2e 2OH- A partir disto, os íons Fe 2 migram pelo eletrólito em direção ao cátodo e os íons hidroxila deslocam-se em direção ao ânodo. Em uma região intermediaria, esses íons se encontram e precipita-se o hidróxido ferroso: Fe 2 + 2OH Fe(OH) 2 O hidróxido ferroso pode ser formado inclusive em regiões próximas do cátodo (região não corroída), pois o OH -, um íon maior e de menor massa do que o Fe 2, apresenta mobilidade iônica menor do que o íon de ferro. Esse produto de corrosão é de cor marrom e fracamente solúvel; conforme o teor de oxigênio presente, ele pode sofrer alterações e gerar outros produtos de corrosão. A Figura 2 mostra esquematicamente as condições imprescindíveis para a formação de uma pilha ou célula de corrosão. Com a formação dessa pilha, tem-se um ânodo, um cátodo, um condutor metálico e um eletrólito. Qualquer diferença de potencial entre as zonas anódicas e catódicas, resulta no aparecimento de corrente elétrica. Dependendo da grandeza dessa corrente e do acesso de oxigênio, existirá ou não corrosão.

22 21 Figura 2 Formação de uma pilha de corrosão - adaptação. Fonte: Andrade, 1992 apud Hoppe, No ânodo, ocorre perda de elétrons, pois estes, procedentes das reações anódicas, movem-se para o cátodo, onde serão consumidos em outra reação superficial, sendo o ânodo a região que fica corroída. O cátodo é o local onde se verificam reações catódicas de redução de espécies eletroquímicas ou íons do eletrólito. No cátodo, há um ganho de elétrons oriundos de regiões anódicas, essencial para viabilizar as reações de redução de cátions em suas proximidades. Nas estruturas

23 22 de concreto armado, a água dos poros do concreto tem a função de eletrólito, onde ocorre a condução iônica e a transferência de cargas (condução eletrônica) se dá através da armadura, que age como condutor metálico (HOPPE, 2005). Com relação ao processo corrosivo, Tuutti (1982) propôs um modelo simplificado de vida útil, representado na Figura 3, em que o processo de corrosão apresenta-se dividido em dois períodos, o de iniciação e propagação. O período de iniciação compreende no tempo que o agente agressivo leva para atravessar o cobrimento, alcançar a armadura e provocar sua despassivação; e o período de propagação, que compreende em uma acumulação progressiva da deterioração, até que se alcance um nível inaceitável da mesma. Figura 3 Modelo de vida útil em função da corrosão. Fonte: Tuutti, 1982 apud Andrade, INICIAÇÃO A extensão do período de iniciação será em função da intensidade do ataque dos agentes agressivos e na facilidade com que estes acessam o concreto e destroem a película passiva da armadura. Conforme Andrade (1992), os íons cloretos e a

24 23 diminuição da alcalinidade do concreto, devido à carbonatação ou soluções acidas, são os principais fatores atuantes neste período do processo corrosivo, ou seja, os fatores desencadeantes. Esses fatores também determinam a morfologia da corrosão, podendo ser generalizada, chamada de carbonatação; localizada, chamada de pites; ou localizada sob tensão fraturante, na qual geralmente ocorre em concretos protendidos e não possui uma causa direta bem definida, conforme revela a Figura 4 (Cascudo, 1997). Tal fase depende das características de agressividade do meio ao qual a estrutura esta exposta e das características dos materiais que integram o composto (FIGUEIREDO E MEIRA, 2011). Figura 4 Tipos de corrosão e fatores provocantes. Fonte: Cascudo, Carbonatação Para frear a entrada de agentes agressivos, o concreto, tende a criar uma barreira natural contra a corrosão das armaduras. Quando ocorre o mecanismo de hidratação do cimento Portland, há liberação de Ca(OH) 2, que na fase aquosa, aliado a outros álcalis do clinquer, atribuem ao meio um ph alcalino, acima de 12, o que garante a passivação do metal (RICHARDSON,1988 apud SILVA JUNIOR, 2001).

25 24 Não se pode assegurar, que no estado de passivação, a corrosão seja nula, mas é drasticamente atenuada pela resistência ôhmica da película ou filme de passivação. (HELENE, 1988). Porém, tal proteção pode ser diminuída com o tempo, através da redução da alcalinidade do concreto, o que altera as condições de estabilidade química da película passivante da armadura, favorecendo o inicio de um processo de corrosão generalizada. Este fenômeno pode ocorrer devido a uma lixiviação por circulação de águas puras ou ligeiramente ácidas; ou devido a reação do dióxido de carbono (CO 2 ) presente na atmosfera e outros gases ácidos (SO 2 e H 2 S), com os compostos alcalinos da hidratação do cimento (Ca(OH) 2, NaOH, KOH), resultando principalmente, na precipitação do carbonato de cálcio, como mostra a equação (1) abaixo: Ca(OH) 2 + CO 2 CaCO 3 + H 2 O (Reduzida) (1) Tal processo é denominado carbonatação, onde o ph originalmente é maior ou igual a 12,5 é reduzido para um valor menor ou igual a 9, ocorrendo de forma lenta e sendo a presença de umidade, a condição essencial para o seu desenvolvimento (ANDRADE, 1992). A carbonatação consiste em converter íons alcalinos, como os cátions de potássio, sódio e, sobretudo de cálcio, em sais de carbono, desses elementos, pela ação ácida do dióxido de carbono presente no ar. Segundo Neville (1997), a ação do CO 2 pode ocorrer mesmo em ambientes com baixas concentrações de tal gás no ar, como em ambientes rurais, onde o teor de CO 2 é aproximadamente 0,03% em volume. Porém, são em concentrações mais elevadas, que o fenômeno é mais intenso e significativo (CASCUDO E CARASEK, 2011). De acordo com Helene (1993), como a solubilidade do hidróxido de cálcio depende da concentração dos íons OH na solução dos poros, a reação se inicia através dos álcalis NaOH e KOH, que são mais solúveis. Assim, com a redução da concentração de íons OH, o Ca (OH) 2 solubiliza-se e passa a ser carbonatado, segundo a reação simplificada como foi mostrado na reação anterior (VIEIRA, 2003). O ingresso do CO 2 no concreto ocorre, predominantemente, através do mecanismo de difusão, pela diferença de concentração entre o ambiente e os poros do concreto.

26 25 De acordo com Taylor (1997), o processo de carbonatação, tem como uma de suas etapas, a dissolução do dióxido de carbono (CO 2 ) na solução do poro da pasta de cimento, conforme a equação (2). CO OH CO 3 + H 2 O (2) Paralelamente, íons de OH e Ca vão sendo obtidos na solução do poro, oriundos principalmente da dissolução do hidróxido de cálcio, conforme a equação (3). Entretanto, eles podem ser decorrentes da decomposição do silicato de cálcio hidratado (C-S-H) e das fases aluminato. Ca (OH) 2 Ca + 2 OH (3) E posteriormente, completando-se o processo, o CO 3 reage com o Ca, formando o carbonato de cálcio, conforme equação (4). Ca + CO 3 Ca CO 3 (4) Tal mecanismo refere-se à carbonatação do hidróxido de cálcio, todavia, há possibilidade de também ocorrer a carbonatação do C-S-H e das fases do aluminato. Quanto à carbonatação das fases aluminato, temos inicialmente, a carbonatação do aluminato cúbico (C 4 AH x ). Este produto da hidratação do cimento, rapidamente se converte em C 4 ACH, transformando- se posteriormente em CaCO 3 e gel de alumina. Com relação ao monosulfato (AF m ) e a etringita (AF t ), tem-se como produto da carbonatação o CaCO 3, gel de alumina e sulfato de cálcio. Já a carbonatação do C-S-H, origina- se com a sua descalcificação. Inicialmente, há apenas um decréscimo da relação Ca/Si, com obtenção, e posteriormente, de uma estrutura porosa, o gel de sílica, conforme a equação (5). xcao, SiO 2 (aq) + 2H 2 O yca + 2yOH + (x-y)cao, SiO 2 (aq) (5) Segundo Steffens (2000), na solução dos poros do concreto, estão ainda presentes e também passiveis de carbonatação, os álcalis do cimento (sódio e potássio), de acordo com as equações (6) e (7).

27 26 2Na OH + CO 2 Na2 CO 3 + H 2 O (6) 2K OH + CO 2 K2 CO 3 + H 2 O (7) Tais álcalis formam carbonatos solúveis, que se dissociam facilmente, liberando o íon carbono para reações posteriores; por exemplo, a reação da dissociação do carbonato de potássio, segundo equação (8). K 2 CO 3 + 2OH 2KOH + CO 3 (8) Todavia, a carbonatação mais relevante é a do Ca(OH) 2, por ser o mais solúvel e é o que também mais rapidamente reage com o CO 2 (CASCUDO E CARASEK, 2011). Podemos ainda citar que, Steffens et al (2002) afirmam que a reação do C-S-H com o CO 2 é difícil de ser avaliada, em função da variedade de fases do C-S-H, podendo ser negligenciada por não afetar a alcalinidade do concreto. Uma característica do processo de carbonatação, segundo Cascudo (1997), é a existência de uma frente de avanço do processo, que separa duas zonas com ph muito diferentes; uma com ph menor que 9, a carbonatada, e outra com ph maior que 12, a não carbonatada. Tal frente é chamada de frente de carbonatação e deve ser sempre mensurada em relação à espessura do concreto de cobrimento da armadura, pois ela avança progressivamente para o interior do concreto e, ao atingir a armadura, consegue despassiva-la. A Figura 5 mostra um esquema simplificado do processo de carbonatação.

28 27 Figura 5 - Esquema simplificado do processo de cabonatação. Fonte: Bakker, Para Andrade (1992), estando destruída a camada de passivação, o aço corrói-se de forma generalizada, tal como se estivesse exposto à atmosfera sem nenhuma proteção, entretanto, ainda existe o agravante da umidade permanecer no interior do concreto e, logo, em contato com a armadura mais tempo do que se estivesse exposta a atmosfera, pois, o concreto absorve umidade rapidamente, porém seca lentamente. Segundo o mesmo autor, tal frente é possível ser visualizada mediante um indicador apropriado como a fenolftaleína, que se torna incolor na zona carbonatada e toma uma cor vermelho-carmim na região que permanece alcalina, contudo, deve-se ressaltar que o avanço da carbonatação é um processo lento que se atenua com o tempo. Conforme Neville (1997) apud Vieira (2003), a hidratação crescente do cimento que aumenta gradativamente a compacidade do concreto, explica a tendência ao estacionamento do fenômeno, em velocidade decrescente, assim como, os próprios produtos consequentes da carbonatação, por colmatarem os poros superficiais,

29 28 dificultam cada vez mais a penetração do dióxido de carbono para o interior do concreto. Montemor et al (2002), ressaltam que a precipitação do CaCO 3 obstrui os poros do concreto, retardando o processo da frente de carbonatação. Pode-se dizer que na capa de concreto carbonatada, há uma diminuição da porosidade total, decorrente da precipitação do CaCO 3 e outros compostos, como o sulfato de cálcio e os géis de sílica e alumina, que preenchem e colmatam os poros, provocando uma alteração física da pasta de cimento ao nível de sua microestrutura e, devido a isso, a velocidade de carbonatação é alta no inicio do processo e se atenua com o passar do tempo. Steffens et al (2002) apud Vieira (2003), declaram que, além da redução do ph, o fenômeno resulta na alteração da estrutura física do concreto, propiciando uma densificação da matriz cimentante, que influencia a difusão subsequente do CO 2. Sendo assim, o volume dos produtos da carbonatação é maior do que o volume inicial dos reagentes e, segundo Lea (1970) apud Cascudo e Carasek (2011), o CaCO 3 possui um volume 11% maior que o volume do Ca(OH) 2, responsáveis por sua formação, justificando a colmatação dos poros. Com relação às alterações da pasta de cimento e da microestrutura, cabe ressaltar, que, além das variações volumétricas, comentadas anteriormente, a carbonatação também provoca variação de massa no concreto (CASCUDO, 2011). Segundo argumentação apresentada por Dias (2000) apud Caraseck (2011), para cada mol de Ca(OH) 2 que se transforma em CaCO 3, ocorre um ganho de massa de 35%, acarretando um aumento de massa na região cabonatada, e tal acréscimo é previsto, uma vez que há efetiva incorporação de CO 2 na estrutura interna do concreto. Contudo, mesmo que se constate redução da porosidade total, em geral uma porosidade mais fina inserida na faixa dos poros capilares, a mesma é aumentada quando o processo envolve de modo significativo a carbonatação do silicato de cálcio hidratado (C-S-H), ou seja, quando se trata de processos antigos ou se realiza carbonatação acelerada em corpos-de-prova (CASCUDO E CARASECK, 2011).

30 29 Por fim, é importante evidenciar que, com a carbonatação, há um aumento da dureza superficial do concreto. Para Neville (1997), a água liberada no processo pode ajudar na hidratação do cimento, o que resultaria em maior dureza superficial, menor permeabilidade superficial e menor movimentação de umidade. Devido a tais efeitos, a capa carbonatada obtém maior resistividade elétrica, o que reduz a mobilidade iônica e os consequentes fenômenos difusionais no concreto (CASCUDO, 2000). Helene (1993), ressalta que como a difusão do CO 2 na água é cerca de 10 4 vezes mais baixa do que no ar, a velocidade de carbonatação é fortemente influenciada pelo teor de umidade do concreto, o qual esta diretamente relacionada à umidade relativa do ambiente. Com isso, se os poros estiverem secos, o CO 2 se difundira no interior deles, mas a carbonatação não ocorrerá pela falta de agua, é o caso, na prática, de um concreto seco na estufa. Caso contrário, ou seja, em concretos saturados, a carbonatação será desprezível, devido à baixa taxa de difusão do CO 2 na água. Contudo, em poros parcialmente saturados (Figura 6), que é normalmente o caso próximo à superfície do concreto, tem-se a condição mais favorável para o desenvolvimento do processo, efetivamente deletéria sob o ponto de vista da despassivação da armadura. Segundo Neville (1997), as maiores velocidades de carbonatação ocorrem a umidades relativas entre 50 e 70%. Tais resultados, são iguais aos apresentados por Venuat (1977 apud Rosenberg et al 1989), que mostra graficamente a variação da carbonatação com a alteração da umidade relativa do ambiente, ressaltando uma faixa máxima de porcentagem carbonatada (Figura 7).

31 30 Figura 6 - Representação esquemática de um processo efetivo de carbonatação do concreto, estando os poros parcialmente preenchidos com água (concreto com umidade relativa normal do ambiente). Fonte: Bakker, Figura 7 - Grau de carbonatação em função da umidade relativa do ambiente. Fonte: Venuat, 1977 apud Rosenberg et al, 1989.

32 31 Em relação à temperatura, há um aumento das velocidades de reações à medida que essa variável aumenta. É certo que a mobilidade das espécies iônicas em solução é aumentada com o acréscimo da temperatura, favorecendo a ocorrência de reações químicas mais rapidamente (CASCUDO E CARASEK, 2011). O avanço da frente de carbonatação é também influenciado por uma série de fatores relacionados com as características do concreto que interferem na estrutura interna e/ou na reserva alcalina do mesmo, tais como: Relação água/cimento: a relação a/c influencia de forma significativa a quantidade, dimensões e conectividade dos poros do concreto. Quando a relação a/c aumenta de 0,4 para 0,8, o volume de poros cresce cerca de cinco vezes (MEHTA & MONTEIRO, 2008), aumentando dessa forma o coeficiente de difusão de CO 2. Portanto, quanto maior a relação a/c do concreto, maior a velocidade de carbonatação, como mostra a Figura 8 (CASCUDO, 2011). Figura 8 Influência da relação a/c e da condição de cura na profundidade cabonatada do concreto. Fonte: Salta, 1996 apud Pina, Consumo de cimento no concreto: à medida que há maior quantidade de Ca(OH) 2 na pasta, a frente de carbonatação avança mais devagar para o interior

33 32 do concreto, pois a quantidade de hidróxido de cálcio disponível na solução dos poros é proporcional ao teor de clinquer existente na mistura, sendo este um aspecto positivo. Porém, teores excessivos de cimento podem gerar retração e fissuração da pasta, o que favorece a entrada do CO 2, como mostra a Figura 9. Figura 9 Relação entre o teor de cimento e a carbonatação. Fonte: Grandet et al, 1998 apud Pina, As adições minerais no concreto podem originar efeitos opostos em relação à carbonatação. Como efeito negativo, podemos citar a redução da quantidade de Ca(OH) 2 precipitado na pasta de cimento, devido às reações pozolânicas, reduzindo a reserva alcalina e significando, em geral, uma diminuição da capacidade de proteção da pasta em relação à frente de carbonatação. Como efeito positivo, a redução da difusividade do CO 2 na matriz cimentícia, através da alteração física, chamado de efeito filer, e químico, chamado de efeito pozolânico, da estrutura da pasta de cimento, com a produção de um sistema de poros refinado, menos conectado e com maior grau de tortuosidade, resultando em um menor volume de poros e, consequentemente, em retardo do avanço da carbonatação. Em geral, quanto maior o teor de adição empregado, maior a profundidade carbonatada, fato que se explica pela queda da reserva alcalina mediante redução do teor de cimento. Porém, para teores de adições minerais dentro de uma faixa mais baixa de relação a/c (menor que 0,45), o efeito predominante é o da melhoria qualitativa do sistema de poros, não tendo, assim, aumento da carbonatação.

34 33 Geralmente, os concretos com adições minerais precisam mais de cura úmida do que concretos sem adições em sua composição, principalmente quando são de menor finura e em teores mais elevados. O CEB (1992) destaca que, para um percentual maior nas adições de escória de alto forno e da cinza volante ao concreto, somente trará contribuições em termos de redução da permeabilidade desse concreto, caso se prenda ao processo um procedimento de cura eficaz. É importante salientar que, como a carbonatação é um fenômeno que se dá de fora para dentro, mediante a difusão do CO 2, a realização de uma cura efetiva proporciona um aumento do grau de hidratação da pasta de cimento na superfície do concreto, com a consequente diminuição da porosidade, além de impedir a rápida evaporação da água de amassamento do concreto nas primeiras idades (30 min.< t < 6 horas), evitando as fissuras decorrentes do fenômeno da retração plástica no concreto e, com isso, contribuindo para consolidar a pasta de cimento e qualificar o concreto, especialmente na região do cobrimento da armadura. A Figura 10 evidencia a influência da cura na carbonatação, ressaltando coeficientes da mesma mais baixos para uma cura efetiva. Figura 10 Influência da cura e da relação a/c na carbonatação do concreto obtida por procedimento acelerado. Fonte: Cascudo e Carasek, 2011.

35 34 Segundo Castro (2003), através de estudo realizado, concluiu que os concretos com metacaulim e com sílica ativa apresentaram desempenho quanto à carbonatação, melhores do que quando adicionados com escória de alto forno, cinza de casca de arroz e cinza volante. Os bons resultados foram relacionados à microestrutura mais compacta e densa desses concretos, que consequentemente, dificultam a difusão do CO2 (CASCUDO E CARASEK, 2011). Cabe ressaltar, que as etapas construtivas, como a mistura, transporte, lançamento e adensamento do concreto também interferem na predisposição à carbonatação, pois exercem influência na qualidade do concreto Íons Cloreto Os cloretos presentes no concreto, sejam por adição com seus componentes ou porque penetrem desde o exterior através da rede de poros, não atacam o concreto, mas ao penetrarem no material, por processo de difusão ou capilaridade, atingem as barras de aço, iniciando, em presença de oxigênio e umidade, um processo de corrosão eletroquímica. Entre os estudos relacionados à durabilidade das estruturas de concreto armado, verifica-se que a corrosão das armaduras ocasionada pela ação de íons cloreto é um dos problemas mais críticos que podem ocorrer em uma estrutura (ANDRADE, 1997). Conforme Kropp (1995), dentre as diversas condições de exposição que as estruturas de concreto armado possam ser submetidas durante sua vida útil, a presença de cloretos representa um dos mais perigosos e complexos tipos de ataque, ocasionando sério impacto no desempenho da estrutura. Para Castro et al (1998 apud Vieira, 2003), a presença de íons cloreto é a situação mais agressiva e comum que pode desencadear a corrosão localizada da armadura,

36 35 sendo outros íons despassivantes, como o sulfato, por exemplo, bem menos frequentes e perigosos. Esses íons tem como propriedade, destruir de forma pontual a capa passivante, provocando uma corrosão conhecida com o nome de pite, onde, crateras que são o ânodo da pilha de corrosão, progridem em profundidade, podendo ocasionar a ruptura das barras (ANDRADE, 1992). Tais íons, podem ser introduzidos de forma deliberada no concreto, para acelerar a pega e o endurecimento, e podem resultar da adição de agregados ou água de amassamento que estejam contaminados, pelo uso de sais de degelo e também por meio de determinados processos industriais. Outra forma de penetração dos íons cloretos provenientes do meio ambiente é através da névoa salina, em regiões próximas ao mar (CASCUDO, 1997 apud SILVA JUNIOR, 2001). Os íons cloretos provenientes de fontes externas, penetram no concreto através da rede contínua de poros da matriz cimentante e da zona de transição pasta/agregado, além de ingressarem à estrutura através de eventuais microfissuras (KROPP, 1995). Conforme o CEB (1992), a estrutura dos poros, como tamanho e distribuição; a configuração das fissuras e o grau de saturação dos poros são fatores determinantes no transporte de fluidos e íons agressivos. Conforme Helene (1993), os mecanismos de transporte que levam ao movimento e concentração iônica dos cloretos no concreto são: a) Absorção capilar: depende da porosidade da superfície e de características intrínsecas do líquido, como viscosidade e tensão superficial. Os cloretos penetram por sucção capilar de água; b) Permeabilidade: representa a facilidade com que dada substancia transpõe dado volume de concreto; c) Migração iônica: sendo os cloretos íons com carga elétrica negativa, promovido pela ação de campos elétricos; d) Difusão iônica: acontece devido a gradientes de concentração iônica, seja entre o meio externo e o interior do concreto ou dentro do próprio concreto, sendo o modelo consagrado para explicar este fenômeno é a segunda lei de Fick, mostrada na equação (9).

37 36 (9) Onde: D = coeficiente de difusão (m²/s); C = concentração do soluto (kmol/m³); x = distância a partir de um ponto de origem considerado (m); t = tempo (s). Porém, de acordo com Cascudo (2000), na grande maioria dos casos, os mecanismos de transporte dos cloretos presentes no concreto são a absorção capilar e a difusão iônica. A absorção ocorre numa camada superficial do concreto, em geral onde acontece a molhagem e secagem do cobrimento, pela ação das intempéries; mais para o interior do concreto, onde a presença do eletrólito é mais estável, onde se tem a difusão. Conforme Andrade (1993), em concretos parcialmente saturados, os cloretos podem penetrar por absorção e forças de capilaridade. No entanto, quando o concreto está completamente saturado, os íons cloreto penetram puramente por difusão, devido à diferença de concentração. Segundo Cascudo (1997), independente de qual seja o processo de contaminação, os cloretos podem se apresentar de três formas no concreto: 1. Quimicamente combinados, na fase alumino-férrico, gerando o cloroaluminato, também chamado de sal de Friedel; 2. Fisicamente adsorvidos na superfície dos poros capilares; e 3. Livres na fase aquosa, que são os efetivamente capazes de influenciar no processo corrosivo, despassivando a armadura. A Figura 11 mostra as três formas de retenção dos cloretos no concreto que se encontram em situação de equilíbrio.

38 37 Figura 11 - Formas de ocorrência de íons cloretos na estrutura do concreto. Fonte: Cascudo, De acordo com Andrade (1992), parte dos íons cloretos presentes no momento de amassamento combinam-se com as fases alumino-ferriticas, formando principalmente cloro-aluminatos que ficam incorporados às fases sólidas do cimento hidratado e só tornam-se perigosos, os cloretos dissolvidos na fase aquosa dos poros. Todavia, de todas as formas, as normas referem-se sempre ao limite de cloretos totais, pois os mesmos combinados podem voltar à dissolução por efeito de processos como a carbonatação. A estabilidade do sal de Friedel é dependente do ph da solução dos poros e da temperatura. A redução da alcalinidade do concreto seja por carbonatação ou adições pozolânicas, aumenta a solubilidade desse composto, disponibilizando cloretos livres na solução dos poros (SURYAVANSHI E SWAMY, 1996). Segundo Arya e Newman (1990), como os cloretos combinados podem ser solubilizados, todos os tipos de cloretos representam um risco para a corrosão das armaduras. Segundo relatório do comitê da ACl (1990), há três teorias modernas para explicar os efeitos dos íons cloreto na corrosão do aço:

39 38 1) Teoria do filme de óxido: os íons penetram no filme de óxido passivante do aço com facilidade, através dos poros ou pelos defeitos do concreto; 2) Teoria da adsorção: os íons são adsorvidos na superfície metálica em competição com o oxigênio dissolvido ou com íons hidroxila. Os cloretos realizam a hidratação dos íons metálicos, o que permite maior facilidade na sua dissolução. Teoria do complexo transitório: os íons cloreto competem com os íons hidroxila para produzir íons ferrosos pela corrosão. Precipita-se então, um complexo solúvel de cloreto de ferro, o qual pode se difundir a partir das áreas anódicas, destruindo a camada protetora de Fe(OH) 2, implementando com isso o processo corrosivo. Este processo, a curta distância do eletrodo, se rompe e precipita o hidróxido de ferro e o íon cloreto fica livre para transportar mais íons ferrosos da área anódica. Como a corrosão não é estancada, mais íons de ferro continuam a migrar dentro do concreto a partir do ponto de corrosão para reagir com o oxigênio e formar óxidos mais altos, que resultam em um volume quatro vezes maior, produzindo tensões internas e fissuras no concreto. A formação de cloreto de ferro pode também levar à fissuração e à desagregação do concreto. A Figura 12 demonstra o desenvolvimento do processo. Figura 12 esquema mostrando a corrosão por pite na qual os cloreto despassivam a armadura, formam o complexo transitório e depois são reciclados para novas reações. Fonte: Cascudo, 1997.

40 39 Conforme Andrade (1992), o tempo necessário para o cloreto atingir a armadura, ou período de iniciação, depende, principalmente, dos seguintes fatores: Temperatura; Carbonatação; Abertura e quantidades de fissuras; Concentração de íons cloretos no meio externo; Natureza do cátion que acompanha o cloreto; Qualidade do concreto relação a/c, tipo de cimento, proporção de aluminato tricálcico, adições minerais, entre outros. A influência de tais fatores na capacidade do concreto em resistir ao ingresso de íons cloreto é abordada por diversos autores (Nepomuceno, 1992; Helene, 1993; Figueiredo, 1994). O teor crítico desses íons para despassivar a armadura e desencadear o processo corrosivo também dependem de fatores como: tipo de cimento, relação a/c, condições de cura, presença de adições, carbonatação, entre outros. Muito embora, diversas normas ou recomendações estrangeiras apresentem valores de referência para o limite máximo de cloretos, é difícil estabelecer um valor exato e universal para todos os tipos de concreto (CASTRO et al, 1998). Entretanto, de acordo com pesquisas, os valores para o teor limite de cloretos totais variam de 0,15 a 2,5 (porcentagem em relação à massa de cimento). Tuutti (1982) também salienta que é mais seguro especificar o valor crítico em relação ao teor de cloretos totais, visto que, em função do efeito da carbonatação ou da elevação da temperatura, os cloretos combinados podem ficar disponíveis na solução aquosa na forma de cloretos livres, potencialmente agressivos para a armadura. Os valores críticos segundo Alonso et al (2000), são mostrados na Tabela 1.

41 40 Tabela 1 - Valores críticos para a despassivação da armadura por cloretos. Fonte: Alonso et al, 2000.

42 41 Conforme o CEB (1992), o teor crítico de cloretos depende da qualidade do concreto e da umidade relativa do ambiente, como mostra a Figura 13. Helene (1993) ressalta que o limite de cloretos para despassivar a armadura não pode ser considerado isoladamente, visto que a resistividade elétrica e a disponibilidade de oxigênio exercem um papel fundamental no processo da corrosão. Figura 13 Variação do teor crítico de cloretos em função da qualidade do concreto e da umidade relativa. Fonte: CEB, Com base no modelo de Tuutti (1992), é possível dizer que a garantia da durabilidade de estruturas de concreto reside na máxima extensão do período de iniciação, pois no estagio subsequente, ou seja, no período de propagação, não há garantia da durabilidade, onde a estrutura fica refém do fenômeno eletroquímico de corrosão, regido pela disponibilidade de O 2 e umidade do concreto.

43 PROPAGAÇÃO Após a despassivação da armadura, seja pela chegada da frente de carbonatação, seja pela ação deletéria dos cloretos, ou ainda, pela ação simultânea de ambos os fatores, ela estará vulnerável à instalação do processo corrosivo e este acontecerá desde que haja um eletrólito, oxigênio e uma diferença de potencial (HOPPE, 2005). De acordo com Cezar (2011), o período de propagação vai até o momento em que aparecem manchas de coloração vermelho-marrom-acastanhado que, sendo relativamente solúveis, afloram na superfície, indicando avanço da corrosão, ou ocorrem fissuras no concreto de cobrimento, ou ainda, quando há destacamento deste. A propagação do fenômeno depende de fatores como teor de umidade do concreto, disponibilidade de oxigênio, resistividade elétrica do concreto e, ainda pela presença ou não de agentes catalizadores, que influenciam e controlam a corrosão. Dentre eles, a priori, a resistividade elétrica e a disponibilidade de oxigênio ao redor da armadura são os principais agentes do processo, pois a resistividade controla a mobilidade dos íons, dificultando a sua circulação, enquanto a ausência de oxigênio no cátodo interrompe o processo. Andrade & Alonso (1990, apud Cascudo 1997) declaram que a velocidade do processo corrosivo será função principal do teor de umidade do concreto, já que esta estabelece a disponibilidade de oxigênio no processo corrosivo além de ser determinante sobre a resistividade elétrica do concreto (LUBECK, 2008). Com o aumento da umidade do concreto, há uma redução na sua resistividade elétrica, facilitando o desenvolvimento da corrosão. Quando os poros estão saturados, a resistividade é baixa, mas a difusão do oxigênio é reduzida, o que resulta em uma velocidade de corrosão baixa ou moderada. O mesmo acontece quando os poros contêm pouca umidade, ou seja, o concreto está seco, pois nesse caso, a resistividade é muito elevada, dificultando o processo corrosivo (ANDRADE, 1992).

44 43 Segundo Neville (1997 apud Hoppe, 2005), as maiores velocidades de corrosão ocorrem quando o teor de umidade do concreto é alto, porém não saturado, pois o oxigênio chega até a armadura e a resistividade elétrica é baixa o suficiente para permitir elevadas velocidades de reação. Assim, a umidade relativa do ar ótima para a corrosão esta entre 70 e 80%. Conforme Helene (1993 apud Lubeck, 2008), as principais características do concreto importantes à cinética do processo corrosivo são a resistividade elétrica, a migração dos íons cloretos e a difusão e dissolução de oxigênio na solução aquosa dos poros. O teor de umidade, a permeabilidade e a concentração iônica da solução dos poros são os principais fatores influentes sobre a resistividade elétrica do concreto. Os íons cloretos tem influência na velocidade do processo de propagação de corrosão, atuando como catalizadores das reações que formam os produtos de corrosão, além de contribuírem para o aumento da condutividade elétrica da solução aquosa dos poros do concreto (CASCUDO, 1997 apud LUBECK, 2008). A temperatura tem um papel duplo nos processos de deterioração, pois, por um lado seu aumento acelera o processo corrosivo e a mobilidade dos íons, por outro lado a sua diminuição pode acarretar em condensação de umidade com possíveis aumentos da mesma (ANDRADE, 1992 apud HOPPE, 2005). Para Andrade (1992 apud Rosa, 2005), o teor de umidade ou a oferta de eletrólito, que por sua vez fixa a disponibilidade de oxigênio nas proximidades da armadura, e a resistividade do concreto são os fatores controladores da cinética da corrosão eletroquímica em meio aquoso.

45 44 3 RESISTIVIDADE ELÉTRICA APARENTE A resistividade elétrica é a propriedade que caracteriza a dificuldade com que os íons se movimentam no concreto, ou seja, controla o fluxo de íons que difundem no concreto através da solução aquosa presente nos seus poros, sendo sensível ao teor de umidade de equilíbrio e à temperatura. Resistividade, também chamada resistência especifica, é a resistência elétrica de um material homogêneo e isotrópico, de seção reta e comprimento unitário (HELENE, 1993). Tal propriedade está ligada à permeabilidade de fluidos e à difusividade de íons através dos poros do concreto e, consequentemente, também ligada à velocidade do processo corrosivo das armaduras. Segundo Mehta e Monteiro (2008 apud Santor, 2011), a resistividade elétrica é uma propriedade do concreto essencial, pois caracteriza a sua capacidade de resistir à passagem da corrente elétrica. Conforme Cascudo (1997 apud Hoppe, 2005), a resistividade elétrica do concreto, juntamente com o acesso de oxigênio à armadura, formam os dois elementos principais controladores do processo eletroquímico que gera o fenômeno da corrosão de armaduras. Sendo assim, a velocidade de corrosão do aço no concreto depende muito da resistividade elétrica ou, por outro lado, da condutividade elétrica do eletrólito, sendo este a fase líquida do concreto. São diversos os critérios que tentam correlacionar a resistividade elétrica do concreto com a qualidade do mesmo ou com seu risco de corrosão. Entretanto, vários autores admitem que valores de resistividade menor do que 5kΩ.cm apresentam um grande risco de acarretarem o fenômeno da corrosão. Hope et al (1985 apud Vieira & Dal Molin, 2005) relata que a resistividade elétrica do concreto é diretamente dependente do concreto estar saturado, semi-saturado ou seco. Ainda afirma, que para concretos saturados, a resistividade elétrica diminui com o aumento da relação água/ aglomerante. Em concretos não saturados, a resistividade serve como medida do grau de saturação.

46 45 Em relação a tal assunto, Andrade (2005 apud Lubeck, 2008) afirma que a resistividade elétrica do concreto está relacionada à porosidade e à conectividade entre os poros do concreto saturado. Para Polder (2001 apud Rosa, 2005), a suscetibilidade para a penetração de cloretos está relacionada à resistividade elétrica do concreto. O mesmo descreve que no interior de uma estrutura, os locais com baixa resistividade elétrica indicam onde os cloretos irão penetrar mais rapidamente. Segundo Gowers & Millard (1999), o fluxo iônico entre as regiões anódica e catódica da armadura é regulado pela resistência elétrica do concreto. Quanto menor a resistividade elétrica do concreto, maior a corrente elétrica circulante e maior a velocidade do processo corrosivo. Smith et al (2004 apud Lubeck, 2008) entendem que quanto maior a resistividade elétrica, maior a dificuldade dos íons em atravessar o concreto, inibindo a corrosão. A resistividade elétrica depende da microestrutura da pasta, ou seja, do volume de poros e distribuição do tamanho dos mesmos, da umidade, temperatura e concentração dos sais (HUNKELER, 1996 apud SANTOR, 2011). Castellote et al. (2002) compreendem que a resistividade elétrica pode ser usada para caracterizar a conectividade dos poros, dando uma ideia do teor de umidade do concreto. Os mesmos consideram que tal propriedade é um parâmetro interessante de estimativa da durabilidade do concreto, principalmente sob o aspecto de impedir o transporte de íons. A resistividade permite acompanhar o desempenho do concreto, tanto no período de iniciação, quanto no de propagação no modelo proposto por Tuutti (1982) para o desenvolvimento do processo corrosivo. No primeiro período, a resistividade permite estimar a facilidade de acesso dos íons cloreto e CO 2. Já no período de propagação, a resistividade fornece uma estimativa da velocidade do processo corrosivo. Para Gentil (1996), um concreto com alta resistividade elétrica é obtido com baixa porosidade, pois a penetração de soluções de eletrólitos e gases como o O 2 e o CO 2, irá ocorrer em regiões mais permeáveis e porosas, tornando a resistividade do concreto baixa.

47 46 Através de um aumento na relação água/aglomerante, na umidade relativa do ambiente ou eventual presença de íons agressivos como CI-, (SO 4 )-2, H+ e outros, a resistividade do concreto é significativamente reduzida. Para Helene (1993), quanto maior a atividade iônica do eletrólito, menor a resistividade elétrica do concreto. Conforme Neville (1997), para diminuir a resistividade de uma argamassa em cerca de 15 vezes, teores de apenas 0,6% de CI- são suficientes. Helene (1986 apud Hoppe, 2005) diz ainda que a resistividade de um líquido é inversamente proporcional ao teor de sais dissolvidos enquanto a de materiais porosos é inversamente proporcional à umidade salina absorvida. Segundo Mehta e Monteiro (2008 apud Santor, 2011), a variação do teor de umidade do concreto é a variável que mais influencia a resistividade elétrica. Dessa forma, uma diminuição da quantidade de solução dos poros acarreta em uma diminuição do eletrólito responsável pela transmissão da corrente elétrica que atravessa o concreto e, consequentemente, um aumento na resistividade elétrica do concreto. Monfore (1968 apud Rosa, 2005), medindo a resistividade elétrica em pasta do C 3 A e do C 3 S, constatou que a resistividade da pasta do C 3 A era alta, sobretudo em idades iniciais. O mesmo atribui isto à ausência de hidróxido de cálcio nos produtos de hidratação do C 3 A. Para Whiting (2003), o teor de cimento usado no concreto determina o volume de pasta de cimento, e que suas mudanças, ocasionarão alterações na resistividade elétrica do concreto. Para o autor, o tipo de cimento, o teor de álcalis e o teor de C 3 A são componentes químicos que influem na resistividade do concreto. Uma vez destruída a camada passivadora, serão a resistividade elétrica e a disponibilidade de oxigênio que controlarão a taxa de corrosão. Os autores citam que resistividades acima de a Ω.cm são suficientes para impedir o processo corrosivo (MEHTA E MONTEIRO, 1994). Polder (2001) apresenta na Tabela 2 a proposta pelo COST 509 (1997), onde relaciona os valores de resistividade elétrica e a probabilidade de corrosão. O critério de avaliação proposto pelo CEB 192 (apud Abreu 1998) é dado pela Tabela 3.

48 47 Tabela 2 Risco de corrosão em função da resistividade elétrica (ohm.cm). Fonte: COST 509 apud Polder, Tabela 3 Relação entre a resistividade elétrica e a probabilidade de corrosão proposta pelo CEB 192. Fonte: COST 509 apud Polder, Alterações em propriedades intrínsecas ou extrínsecas ao concreto resultam em variações na resistividade elétrica do mesmo. Hoppe (2005) ressalta a alta sensibilidade da resistividade aos diversos fatores intrínsecos como, relação água/aglomerante, consumo e tipo de cimento, o agregado, adições minerais e aditivos. Tais fatores resultam em alterações no tamanho e distribuição dos poros, teor de umidade interna, ph, sensibilidade à cura, entre outros. Assim, ocorrem alterações nas propriedades físico-químicas do concreto, modificando sua condutividade elétrica e, consequentemente, resistividade elétrica (LUBECK, 2008). Como fatores extrínsecos, podem-se destacar a temperatura e a exposição do concreto a agentes agressivos. Ambos os fatores resultam em modificações na composição aquosa da solução dos poros. A Figura 14 apresenta, de forma esquemática, a influência da composição do concreto em suas propriedades, e seu efeito nos diversos parâmetros relacionados à corrosão da armadura.

49 48 Figura 14 Influência da composição do concreto em parâmetros que governam a proteção da armadura contra a corrosão. Fonte: Schiessl, 1987 apud Santor, Verifica-se, que todos os fatores que participam da composição do concreto, bem como os que afetam as propriedades químicas e/ou físicas do mesmo, influem de alguma forma, na condutividade elétrica, ou seja, na resistividade. Duas são as modalidades de resistividade elétrica existentes, denominadas de Resistividade Elétrica Aparente e Resistividade Elétrica Volumétrica. Suas diferenças estão baseadas nos locais onde são realizadas as suas medidas. A primeira esta ligada à região de cobrimento da armadura (superfície), estando sujeita

50 49 a ciclos permanentes de molhagem e secagem, e a segunda refere-se à parte interna, onde é identificada uma maior estabilidade no teor de umidade. Entre as duas, Helene (1993) considera, sob a óptica da corrosão, a resistividade elétrica aparente como sendo a de maior interesse. Porém, atualmente, apenas os ensaios referentes à resistividade elétrica volumétrica são normalizados pela ABNT através da NBR 9204/85. Ensaios referentes à resistividade elétrica aparente do concreto são realizados com base em recomendações estrangeiras, fazendo com que cada profissional tenha que desenvolver seus próprios métodos de análise ou adote métodos de ensaio e critérios de avaliação estrangeiros, justificando suas escolhas. 3.1 PROPRIEDADES DO CONCRETO LIGADAS À RESISTIVIDADE Relação água/aglomerante A relação agua/aglomerante controla a maior parte das características do concreto, influenciando a resistência mecânica e propriedades ligadas à durabilidade do mesmo. Sobre a resistividade elétrica aparente, a mesma tem influência indireta, alterando a estrutura da matriz de poros e a composição da solução aquosa dos mesmos, onde são as propriedades determinantes sobre a resistividade elétrica (HOPPE, 2005). Quanto maior a relação a/c, maior será a porosidade e permeabilidade de um concreto e, a princípio, menor será a resistividade elétrica (LENCIONI & LIMA, 2010). Neville (1997) descreve que qualquer aumento do volume de água e da concentração de íons na solução aquosa dos poros diminui a resistividade da pasta de cimento e, de fato, a resistividade decresce rapidamente com o aumento da relação água/cimento, devido à maior disponibilidade de eletrólito e maior

51 50 porosidade. Uma redução no consumo de cimento do concreto, também resulta em aumento da resistividade elétrica, pois com relação a/c constante, mas com um consumo menor de cimento, existe menos eletrólito disponível para a passagem de corrente, conforme se observa na Figura 15. Figura 15 Resistividade elétrica x relação água/cimento e consumo de cimento Portland comum, ensaiado aos 28 dias. Fonte: Neville, GjØrv et al (1997 apud Lubeck, 2008), analisaram a influência da relação a/agl sobre a resistividade elétrica de concretos com diferentes graus de saturação (Figura 16). Para um concreto com 100% de saturação, a diminuição da relação a/agl de 0,70 para 0,42 resultou em um aumento desta propriedade em 1,6 vezes. Para 60% de saturação, a mesma redução na relação a/agl elevou a resistividade elétrica em 7 vezes. Os mesmos concluíram que a relação a/agl tem menos influência sobre a resistividade do que o grau de saturação do concreto.

52 51 Figura 16 Influência do grau de saturação do concreto sobre a relação resistividade versus relação a/agl. Fonte: GjØrv et al, 1977 apud Lubeck, Composição e Consumo de Cimento Elementos relacionados à química do cimento como, seu tipo, o teor de álcalis e o teor de aluminato tricálcico (C 3 A), exercem influência na resistividade elétrica do concreto (WHITING & NAGI, 2003 apud SANTOR, 2011). Segundo Neville (1997 apud Santor, 2011), em função da maior quantidade de eletrólito e maior concentração de íons, com o aumento no teor de cimento, há uma diminuição da resistividade. Já a composição do cimento, influi na concentração dos íons da solução aquosa dos poros, exercendo influência sobre a resistividade elétrica do concreto.

53 52 Hammond e Robson (1955 apud Hoppe 2005) compararam a resistividade elétrica de três tipos de cimento, sendo eles, cimento Portland comum, cimento Portland de alta resistência inicial e cimento Portland aluminoso (alto teor de alumina). A resistividade elétrica dos dois primeiros obtiveram valores semelhantes, no entanto, como se observa na Figura 17, o concreto moldado com cimento Portland comum obteve resistividade muito menor do que o concreto com cimento Portland aluminoso. A diferença está relacionada com a composição química dos cimentos, resultando em diferentes condutividades. Figura 17 Efeito do tipo de cimento na resistividade elétrica do concreto. Fonte: Hammond e Robson, 1955 apud Hoppe, Neville (1997 apud Hoppe, 2005), afirma que a resistividade elétrica de concretos produzidos com cimento aluminoso é 10 a 15 vezes maior do que quando se usa cimento Portland comum nas mesmas proporções. Monfore (1968 apud Lubeck, 2008), estudando o efeito do teor de álcalis do cimento sobre a resistividade elétrica da pasta, utilizando dois traços, um com cimento com

54 53 baixo teor de K2O (0,12%) e outro com elevado teor (1,3%), concluiu que o teor de álcalis no cimento não exerce influência significativa na resistividade elétrica Tipo e teor de agregados A resistividade elétrica dos agregados utilizados no concreto é muito maior do que a resistividade elétrica da pasta de cimento (SANTOR,2011). Whiting & Nagi (2003), citam o estudo de Monfore (1968), onde este mediu a resistividade de diversos agregados graúdos naturais empregados no concreto, e verificou que, quando comparada a pasta, a resistividade da maioria deles era praticamente infinita. Mesmo sendo a resistividade do concreto governada pela pasta de cimento, os mesmos afirmam que, variando o tipo e o teor de agregado graúdo na mistura variará a resistividade elétrica do concreto (LUBECK, 2008). Hughes et al (1985 apud Whiting & Nagi, 2003) mostraram em seus estudos a influência do teor do agregado na resistividade elétrica do concreto. A Figura 18 apresenta os resultados obtidos. Quando o teor de agregado graúdo, expresso como múltiplo de massa de cimento, aumentou de 2,92 para 4, 36, a resistividade passou de 4860 Ώ.cm para 5730 Ώ.cm, para uma relação água/cimento de 0,50, expondo que, com o aumento do teor de agregado, eleva-se a resistividade elétrica do concreto (SANTOR, 2011).

55 54 Figura 18 Efeito do teor do agregado na resistividade elétrica do concreto. Fonte: Hughes et al (1985 apud Santor, 2011). Princigallo et al (2003 apud Hoppe, 2005), analisando a influência do agregado na condutividade elétrica de concretos de cimento Portland, concluíram que, quando o teor de agregado diminui, a condutividade elétrica do concreto aumenta. Isto ocorre devido ao fato da resistividade elétrica do agregado ser muito maior do que a da pasta. Shi (2004) também concluiu o mesmo, entretanto, destaca que isso acontece devido à diluição do efeito condutivo dos íons na solução aquosa dos poros e absorção de álcalis na superfície dos agregados. Relata ainda, que alguns íons condutivos podem ser extraídos do agregado, aumentando a condutividade elétrica do concreto.

56 Aditivos Os aditivos usados de maneira correta, certamente, beneficiam o concreto, como por exemplo, aceleração ou retardamento do tempo de início de pega, maior resistência ao gelo e degelo, melhora na trabalhabilidade, e outras (HOPPE, 2005). Whiting & Nagi (2003 apud Santor, 2011) notaram pouca influência direta dos aditivos sobre a resistividade elétrica do concreto, porém, de acordo com o seu emprego, os aditivos podem influenciar indiretamente na microestrutura da pasta e solução aquosa, por exemplo, quando se utiliza um aditivo redutor de água para reduzir a relação a/agl, tendo como consequência, o aumento na resistividade elétrica. Outro exemplo é o uso de aditivos incorporadores de ar, os quais alteram a estrutura dos poros e consequentemente afetam a resistividade. Neville (1997 apud Hoppe, 2005) relata que os aditivos geralmente não reduzem a resistividade do concreto Adições Minerais Uma das formas de obtenção de cimentos diferenciados é através das adições minerais, pois, provocam alterações químicas e físicas na solução aquosa dos poros e na microestrutura da pasta, proporcionando melhoria nas propriedades reológicas do concreto. Dentre as mais usadas, destacam-se a escória de alto forno, a cinza volante, a cinza de casca de arroz moída, a sílica ativa e o metacaulim. Tais adições, tradicionalmente misturadas ao clinquer, podem ser pozolânicas e/ou cimentantes. De acordo com a ASTM C618, as pozolanas caracterizam-se por ser um material silicoso ou silico-aluminoso, onde possuem pouco ou nenhum poder cimentante, mas quando finamente divididos e em presença de umidade, reagem quimicamente com o hidróxido de cálcio e em temperaturas normais, formam compostos que possuem propriedades cimentantes (SANTOR, 2011).

57 56 Conforme Neville (1997 apud Hoppe, 2005), as adições minerais têm uma influência marcante sobre todos os aspectos da durabilidade relacionados com a movimentação dos agentes agressivos através do concreto. Tais substâncias melhoram a disposição das partículas e reduzem a permeabilidade do concreto, desde que realizada uma cura adequada. Quando corretamente proporcionadas na mistura, são capazes de reduzir significativamente a penetrabilidade e aumentar a resistividade elétrica do concreto, reduzindo a velocidade de corrosão. Hunkeler (1996 apud Lubeck, 2008) observa que, o aumento da resistividade da solução dos poros e menor fração da fase condutora, explicam a maior resistividade de concretos com adições pozolânicas. E segundo McCarter et al. (2000 apud Lubeck, 2008), o emprego de pozolanas resulta em um refinamento e aumento na tortuosidade da rede de poros, diminuindo a mobilidade iônica e interações entre íons. Portanto, as maiores forças confinantes alteram o comportamento condutivo da solução dos poros. O refinamento da estrutura dos poros, causado pelas adições pozolânicas, está relacionado à sua reação com o Ca(OH) 2, produto da hidratação do cimento, e com água, formando o gel C-S-H que se distribui por toda a estrutura do material tornando a estrutura da pasta mais densa (SANTOR, 2011). Mehta e Monteiro (2008) qualificam as adições minerais em dois grupos, os materiais naturais e os subprodutos. São definidos como materiais naturais, os que tenham sido processados com a única finalidade de servirem como adições pozolânicas. Já os subprodutos, são materiais secundários obtidos de suas respectivas indústrias produtoras, que podem ou não requererem um processamento qualquer. A classificação das adições minerais é feita a partir de seu desempenho como material pozolânico e/ou cimentante, conforme ilustra a Figura 19. As adições minerais, devido à suas propriedades físicas e químicas, exercem influência na microestrutura da pasta e na concentração e mobilidade dos íons da solução aquosa dos poros. Na microestrutura da pasta, ocorre um refinamento e melhor distribuição do tamanho dos poros, o que contribui para torná-las mais densas. Com relação à solução aquosa dos poros, acontece uma redução na concentração dos íons, devido a menor quantidade de cimento no concreto,

58 57 reduzindo a condutividade elétrica da solução dos poros e, como consequência, aumenta a resistividade elétrica do concreto (MEHTA E MONTEIRO, 1994). Figura 19 Classificação de adições minerais para concreto. Fonte: Mehta e Monteiro, Além das vantagens técnicas obtidas com a utilização das adições, existem ainda aspectos ecológicos e econômicos a serem considerados. A quantidade de subprodutos pozolânicos e cimentantes gerados todos os anos em metalúrgicas e termelétricas é imensa, ocasionando problemas relativos à sua disposição. Da mesma forma, a grande quantidade de cimento produzido (1 bilhão de toneladas/ ano) é responsável por proporcional emissão de dióxido de carbono. Portanto, a utilização de materiais pozolânicos é uma forma de abrandar os problemas de poluição ocasionados pela produção do cimento, ao mesmo tempo em que é uma forma de dar destino a alguns subprodutos causadores de problemas ambientais (MALHOTRA E MEHTA, 1996).

59 EFEITOS DA EXPOSIÇÃO SOBRE A RESISTIVIDADE Cura A cura do concreto é uma medida adotada para evitar a evaporação da água utilizada no amassamento do concreto, garantindo que os componentes do cimento se hidratem (SANTOR, 2011). Em relação à resistência mecânica e durabilidade, frente aos agentes agressivos, para que um determinado concreto atinja o desempenho esperado, é necessário que seja submetido à boas condições de cura, com isso, obtendo o maior grau de hidratação possível. Na resistividade elétrica não é diferente, uma boa cura é imprescindível para que determinado concreto atinja a maior resistividade elétrica possível. Helene (1993 apud Hoppe, 2005) afirma que a resistividade elétrica do concreto depende do grau de hidratação do cimento e eleva-se com o aumento deste. Mehta e Monteiro (1994) definem a cura do concreto como os procedimentos destinados à promover a hidratação do cimento, consistindo no controle do tempo, temperatura e condições de umidade logo após o lançamento do concreto. Monfore (1968 apud Santor, 2011) relata que o volume de água evaporável na pasta em um concreto saturado, varia de aproximadamente 60% na hora da mistura, para aproximadamente 40%, quando o cimento está completamente hidratado. Este líquido contém íons, primeiramente Na +,K +,Ca ++, SO 4 ²-,OH, cujas concentrações variam com o tempo, aumentando para alguns íons e diminuindo para outros. Com a evolução da hidratação, os vazios que a princípio eram ocupados pelo eletrólito, vão sendo preenchidos pelos produtos da hidratação do cimento. Medindo a resistividade elétrica de concretos com relação a/c 0,40 e submetidos à cura úmida, a pesquisa constatou que, dos 7 para os 90 dias, a resistividade elétrica do concreto duplicou seu valor. Mehta & Monteiro (2008) salientam que a velocidade de hidratação de cimentos com escória de alto forno ou pozolanas é mais lenta que a do cimento Portland comum. Assim, necessita de tempos mais prolongados de cura, pois o desenvolvimento da estrutura da pasta será mais lento.

60 Temperatura A resistividade elétrica é o inverso da condutividade específica, logo, depende da temperatura. O efeito da temperatura na resistividade de um material sólido e poroso, como o concreto, envolve a mobilidade dos íons e as suas interações com as fases sólidas (CASTELLOTE et al., 2002 apud SANTOR, 2011). Para Whiting & Nagi (2003 apud Lubeck, 2008), a dependência da resistividade elétrica à temperatura deve-se inteiramente a sua influência sobre o eletrólito. Com a queda da temperatura, aumenta a viscosidade da solução, diminuindo a mobilidade iônica, e por consequência, a condutividade elétrica. Whittington et al (1981 apud Hoppe, 2005) relatam que a relação geral entre resistividade elétrica e temperatura pode ser expressa pela lei de Hinrichson e Rasch, conforme a equação (10): (10) Onde: ρ 1 = resistividade elétrica na temperatura T1; ρ 2 = resistividade elétrica na temperatura T2; T1, T2 = temperaturas absolutas (Kelvin); A = constante. HOPE et al (1985) analisaram o efeito da temperatura na resistividade elétrica do concreto, para varias relações a/c. Com a umidade relativa em 75%, os concertos foram submetidos à diferentes temperaturas. A Figura 20 mostra os resultados obtidos, utilizando a lei de Hinrichson e Rasch com a constante A igual a Pela inclinação das retas, pode-se concluir que a variação na resistividade elétrica do concreto, em função da temperatura, eleva-se com o aumento da relação a/c,

61 60 devido à maior quantidade de eletrólitos presente em concretos de maior relação água/cimento. Figura 20 Efeito da temperatura na resistividade elétrica do concreto. Fonte: HOPE et al, Teor de umidade ou grau de saturação O grau de saturação na rede de poros capilares do concreto varia em função das condições atmosféricas do ambiente no qual está exposto. Whitting & Nage (2003) entendem o teor de umidade do concreto como a variável mais influente sobre sua resistividade elétrica, pois, quanto maior a umidade, maior a quantidade de solução dos poros para servir como conduto para a corrente elétrica. Basheer et al (2002 apud Lubeck, 2008) declaram que, após 14 dias de idade, as mudanças na resistividade elétrica de cimento Portland são pequenas e depois desse período, as variações de resistência elétrica serão função do grau de saturação da rede de poros capilares e da concentração iônica da solução dos poros.

62 61 Para Hunkeler (1996), numa umidade relativa aproximadamente de 40%, a condutividade elétrica é praticamente nula. Deste modo, também afirma, que para baixas umidades relativas, a densidade de corrente de corrosão é diretamente proporcional à condutividade elétrica do concreto, ou seja, inversamente proporcional à resistência elétrica do eletrólito e resistividade elétrica da pasta (SANTOR, 2011). GjØrv et al (1977 apud Hoppe, 2005) estudaram o efeito do teor de umidade na resistividade elétrica do concreto, para varias relações a/c (0,42, 0,48, 0,60, e 0,70). Concretos saturados tiveram sua umidade rebaixada até o valor de 40%, sendo determinada a resistividade elétrica em determinados teores de umidade, conforme mostra a Figura 21. A resistividade variou aproximadamente de 4,5 a 7 kohm.cm com o concreto saturado, e no teor de umidade de 40%, os valores variaram de 100 a 7000 kohm.cm, para as diferentes relações a/c. Figura 21 - Efeito do teor de umidade na resistividade elétrica do concreto. Fonte: GjØrv et al, 1977 apud Hoppe, 2005.

63 62 De acordo com Neville (1997), o concreto seco em estufa, comporta se como isolante, com resistividade elétrica próxima a 10 9 ohm.cm. Já. o concreto úmido se comporta como um eletrólito, ficando sua resistividade elétrica da ordem de 10 4 ohm.cm. Esta característica é função da transmissão da corrente elétrica no concreto ser realizada pelos íons presentes na solução dos poros. Quando não há conectividade entre os capilares, a corrente passa a ser transmitida pela agua do gel. Compreende o autor, que qualquer aumento da umidade ou concentração dos íons na água dos poros resultará na diminuição da resistividade elétrica do concreto. (Lubeck, 2008) Íons agressivos A presença de íons agressivos no concreto, acresce a concentração iônica da solução aquosa dos poros, subindo sua condutividade elétrica e, com isso, diminuindo sua resistividade elétrica. Para Poider & Pelen (2002), a corrente elétrica é conduzida pelos íons da solução, assim, o aumento da concentração desses íons, da mesma forma que o aumento dos tamanhos dos poros, resultará em maior condutividade e consequente menor resistividade (LUBECK, 2008). Conforme Andrade (2005), desde que a alcalinidade do concreto seja mantida, a redução da resistividade por íons cloretos no concreto é pouco significativa, por ser pequena a influência desses íons na condutividade de soluções alcalinas. Hunkeler (1996 apud Santor, 2011), no entanto, defende que o aumento do teor de cloretos no interior do concreto pode reduzir significativamente a sua resistividade. Também ressalta, que altas concentrações de cloreto (entre 1 e 2% em massa de cimento) reduzem a resistividade de duas a três vezes. GjØrv et al (1977 apud Lubeck, 2008) confirmam que para teores baixos, até 0,5% da massa de cimento, o ingresso de cloretos resultou em acréscimo de resistividade elétrica, no entanto, para teores maiores, a resistividade elétrica apresentou queda de até 50%. O crescimento da resistividade para baixos teores foi entendido como resultado da combinação química dos mesmos, com alguns componentes da pasta

64 63 de cimento, formando sais cloroaluminatos tricálcicos e cloroferratos tricálcicos, conhecidos como sais de Friedel. Estes sais são altamente solúveis e se precipitam facilmente, preenchendo os poros da pasta e, assim, diminuindo a permeabilidade do concreto. Já o decréscimo da resistividade, para teores maiores da massa de cimento, foi entendido como resultado do aumento da quantidade de cloretos livres na solução dos poros, aumentando a condutividade da mesma, diminuindo a resistividade elétrica do concreto. Whiting & Nagi (2003) citam os estudos de outros autores, onde estes verificaram decréscimos de R.E. com o aumento da concentração de cloretos na água dos poros. Os cimentos com adição de E.A.F ou elevados teores de C 3 A, em função da tendência de fixação dos íons Cl- pelas fases aluminosas, tenderão a ser menos sensíveis à presença e cloretos. Maslehuddin et al (1996, apud Santor, 2011), relatam que na presença simultânea de íons cloreto e sulfato no concreto, a corrosão pode ser acelerada. A presença de ambos resulta em maior concentração de íons cloreto livres na solução dos poros, quando comparada a de uma pasta contendo apenas cloreto. Tal fato deve-se a reação simultânea entre os cloretos e sulfatos com o C 3 A. A maior presença de cloretos resultará, não só na possível despassivação das armaduras, mas também na diminuição da resistividade elétrica do concreto. Saleem et al (1996 apud Hoppe, 2005) analisaram a influência dos íons cloreto e sulfato na resistividade elétrica do concreto. Os concretos obtiveram consumo de cimento (ASTM C 150 tipo V), com C 3 A = 3,5% de 350Kg/m³ e relação água/cimento de 0,45. No mesmo estudo, além da variação da concentração de cloreto ou sulfato, houve também variação no teor de umidade do concreto. A Figura 22 mostra a relação entre o teor de umidade e a resistividade elétrica de concretos contaminados com íons cloreto (a) e sulfato (b). Nela, observa-se uma redução exponencial da resistividade elétrica do concreto com o aumento do teor de umidade e também uma redução da resistividade elétrica com o aumento da concentração de cloreto ou sulfato.

65 64 Figura 22 Relação entre o teor de umidade e a resistividade elétrica de concretos contaminados com cloreto (a) ou sulfato (b). Fonte: Saleem et al (1996 apud Hoppe, 2005). Tais comportamentos podem ser atribuídos à maior disponibilidade e à maior concentração iônica do eletrólito, respectivamente. Nota-se também, que para um nível elevado de concentração de íons cloreto ou sulfato, a redução do teor de umidade não repercutiu em grandes aumentos na resistividade elétrica do concreto, mostrando que, mesmo em concretos com baixo teor de umidade, o fenômeno da corrosão poderá se desenvolver se a concentração de íons cloreto ou sulfato for alta. Em contrapartida, para um teor de umidade alto, o aumento das concentrações de íons cloreto e sulfato não promoveram grandes modificações na resistividade elétrica Carbonatação Em relação ao efeito da carbonatação sobre a resistividade, Neville (1997 apud Lubeck, 2008) menciona como efeito positivo da mesma, a menor porosidade do concreto resultante em função do maior volume do carbonato de cálcio (CaCO 3 ) em

66 65 relação ao hidróxido de cálcio original (Ca(OH) 2 ), o que termina por ocupar e preencher os poros do concreto. A menor porosidade diminui a permeabilidade do concreto e a mobilidade da umidade interna do mesmo. A carbonatação do concreto leva ao endurecimento da camada superficial do concreto, provocando um significativo aumento da resistividade da zona superficial (MILLARD, 1991). Porém, Polder (2001 apus Santor, 2011) afirma que a influência da resistividade da camada carbonatada será pequena, caso a sua espessura seja muito menor do que a distância entre os eletrodos utilizados para a execução dos ensaios. De acordo com Brameshuber e Raupach (2003), a carbonatação aumenta a densidade da pasta de cimento endurecida, pois o carbonato de cálcio ocupa um volume 11% maior do que o hidróxido de cálcio, reduzindo a porosidade em até 20%, resultando em um acréscimo na resistividade elétrica do concreto. Chi et al (2002 apud Hoppe, 2005) estudaram o efeito da carbonatação sobre a R.E. do concreto e analizaram concretos com 100% de cimento Portland com relações a/agl de 0,48 e 0,58, concretos com teores de escória de 24% e 60% e relações a/agl de 0,36 e 0,40. Os concretos foram submetidos à carbonatação acelerada e paralelamente verificou-se sua resistividade elétrica. Os resultados são mostrados na Figura 23. Observaram que com o avanço da carbonatação, ocorreu aumento da resistividade devido à diminuição da porosidade da matriz. Entretanto, houve incremento na taxa de corrosão das armaduras, em função do processo de carbonatação do concreto.

67 66 Figura 23 Resistividade elétrica versus carbonatação. Fonte: Chi et al, 2002 apud Hoppe, MEDIDA DA RESISTIVIDADE MÉTODO DOS QUATROS ELETRODOS (MÉTODO DE WENNER) O método dos quatros eletrodos é o procedimento mais comumente utilizado para medir a resistividade elétrica do concreto. No princípio, este método foi desenvolvido para medir a resistividade elétrica em solos, e através de adaptação, tem sido utilizado para avaliar a resistividade elétrica de concretos. O ensaio consiste em quatro eletrodos que são colocados em contato com o concreto, conforme a Figura 24, equidistantes e alinhados. Nos eletrodos externos, passa uma pequena corrente (I) e mede-se a diferença de potencial (v) entre os dois eletrodos internos. A resistividade do concreto (ρ), para uma geometria semi-infinita, é obtida pela equação 11 (GOWERS E MILLARD, 1999). Ρ = 2 π.d.v/i (11) Onde:

68 67 d = é a distancia entre eixos dos eletrodos; v = diferença de potencial; l = corrente. Figura 24 Método dos quatros eletrodos para medir a resistividade elétrica do concreto. (CARINO, 1988 apud Hoppe) Para medir a resistividade elétrica do concreto pelo método de Wenner, é necessário garantir um bom contato entre os eletrodos e o mesmo. Com isso, surge uma nova variável, que é a profundidade de penetração dos eletrodos e, nesse caso, é necessária a utilização de uma fórmula mais completa que agregue esta nova variável. De acordo com a NBR 7117/81, que normaliza a medição da resistividade elétrica do solo, é considerada a profundidade de penetração dos eletrodos no solo. Logo, fazendo uma analogia com o concreto, pode-se utilizar a equação 12, na qual é também indicada por Medeiros Filho (1979 apud Abreu, 1998), para determinar a resistividade do concreto. ( ) (12)

69 68 Onde: ρ = resistividade elétrica calculada em ohm.cm; V = diferença de potencial medida em volts; I = corrente, medida em amperes; d = distancia entre eixos dos eletrodos, em cm; b = profundidade de penetração dos eletrodos em cm. Entretanto, conforme a NBR 7117/12, se a profundidade b d/20, a fórmula utilizada pode ser a descrita por Gomes e Millard, mostrada na equação 11 (simplificada). Ainda sobre a NBR 7117/12, o método dos quatro eletrodos determina a resistividade elétrica até uma profundidade aproximadamente igual a distancia entre eixos dos eletrodos. Dessa forma, para determinar a R.E.A. em diferentes profundidades, basta variar a distancia entre eixos dos eletrodos.

70 69 4. ADIÇÂO MINERAL DE METACAULIM Há um bom tempo, as adições minerais vêm sendo incorporadas ao concreto estrutural ou utilizadas na fabricação de cimento composto, com o intuito de melhorar as propriedades reológicas do concreto, associado à economia de custo de produção e à redução de impactos ambientais provocados pela fabricação do cimento (HOPPE, 2008). Ao contrário de outras adições minerais, que normalmente são rejeitos industriais secundários e que não possuem controle de produção especifico, o metacaulim é um produto proveniente de matérias-primas criteriosamente selecionadas, que passam por um minucioso processo de fabricação totalmente controlado. Da mesma forma que a sílica ativa, o metacaulim também possui efeitos pozolânicos, por ser constituído basicamente por compostos a base de SiO 2 (sílica) e Al 2 O 3 (alumina) na fase amorfa, que combinam com o CaOH 2 (hidróxido de cálcio) presente na pasta de cimento. Tal mineral se posiciona entre as partículas de cimento, preenchendo os vazios e reagindo quimicamente com o Ca(OH) 2. A 25 representa um esquema de acomodação das mesmas. Figura 25 Granulometria dos grãos de metacaulim e cimento. Fonte: Site da Metacaulim do Brasil. Quando incorporado ao concreto, como uma adição em substituição ao cimento, provoca uma melhoria nos aspectos reológicos do mesmo, gerando aumento da resistência mecânica à compressão e tração, redução da porosidade e permeabilidade, inibindo a penetração e ação de agentes agressivos que reagem

71 70 com a pasta de cimento e armadura da estrutura, como cloretos e sulfatos, bem como, inibe reações álcali-agregado e proporciona melhorias na zona de transição pasta de cimento e agregado. As Figuras 26 e 27 mostram uma análise comparativa pela microscopia eletrônica entre a pasta de referência com cimento puro, e a pasta contendo 8% de Metacaulim HP, em substituição ao cimento, aos 28 dias, respectivamente, onde as regiões mais escuras representam porosidades ou interstícios. Figura 26 Microscopia eletrônica da pasta de um concreto sem adição. Fonte: Site da Metacaulim do Brasil. Figura 27 Microscopia eletrônica da pasta de um concreto com adição de 8% de metacaulim. Fonte: Site da Metacaulim do Brasil..

72 71 5. PROGRAMA EXPERIMENTAL 5.1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS Com o intuito de avaliar o comportamento da resistividade elétrica de concretos convencionais, investigando o efeito dos fatores: relação água/aglomerante, adições minerais e idade (grau de hidratação), realizaram-se ensaios de resistência à compressão axial (NBR 5739/94) e resistividade elétrica aparente, sendo a última, propriedade ligada ao mecanismo de deterioração do aço. Os teores de adição adotados nesta pesquisa foram de 5% e 10% em relação à massa de cimento Portland. Com relação à resistividade elétrica aparente, os experimentos foram baseados no método dos quatro eletrodos (Método de Wenner, adaptado para uso em concreto). 5.2 METODOLOGIA Foram preparadas três misturas, sendo uma de referência (sem adição) e as outras duas contendo teores de 5% e 10% de Metacaulim, com 3 (três) relações água/aglomerante (a/c) cada uma, resultando em nove traços. Foram moldados 54 (cinquenta e quatro) corpos de prova cilíndricos com diâmetro da base de 150mm e altura de 300mm, ou seja, 6 (seis) para cada um dos 9 (nove) traços. 5.3 DEFINIÇÕES DAS VARIÁVEIS As variáveis envolvidas na pesquisa são definidas a seguir: a) Variáveis independentes: são aquelas ligadas diretamente à constituição do concreto, determinando o seu grau de compacidade. São elas:

73 72 Relação água/aglomerante (a/agl): é a proporção em massa de líquido, água, em relação à quantidade de aglomerante das misturas a serem investigadas. Foram fixadas três relações a/agl: 0,35; 0,45; 0,55; Idade de ensaio: os corpos-de-prova foram rompidos à compressão aos 28 dias de idade e a resistividade elétrica aparente foi medida aos 3, 7, 27 e 28 dias de idade. b) Variáveis intervenientes: alteram as propriedades do material cimentante, sendo: Tipo de adição mineral: Metacaulim; Teor de adição: 5% e 10%. c) Variáveis dependentes: dependem das demais variáveis, são elas: Resistência à compressão axial; Resistividade elétrica aparente. 5.4 EQUIPAMENTOS UTILIZADOS a) Nos ensaios de caracterização dos materiais: Penerador Produtest, (4.8; 2.4; 1.2; 0.6; 0.3; 0.15); Balança; Medidor de volume (peso específico agregado graúdo); Padiola (peso unitário) ø 31,6 x 31,6 x 15; Frasco Chapman (peso específico areia) agregado miúdo; b) Na moldagem dos corpos-de-prova: Betoneira elétrica (capacidade: 80 l), marca Metal-Par; Vibrador (ø 25 mm); Moldes de corpos-de-prova de 15 x 30 cm; c) Na execução dos ensaios:

74 73 Resipod (aparelho medidor da resistividade elétrica do concreto); Prensa EMIC (resistência à compressão axial). 5.5 ENSAIO DE CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS A seguir são apresentados os tipos dos materiais e tabelas das características físicas e químicas dos agregados utilizados, seguindo os procedimentos propostos pela ABNT Cimento Foi utilizado o cimento Portland CP II E 32 RS, de fabricação nacional em conformidade com a NBR 11578/91, onde suas características físicas e químicas estão presentes nas Tabelas 4 e 5. Tabela 4 - Características físicas do cimento. Características CP II 32 E RS Resistência (Mpa) 1 dia - Resistência (Mpa) 3 dias 10,0 Resistência (Mpa) 7 dias 20,0 Resistência (Mpa) 28 dias 32,0 Tempo de inicio de pega (h;min) 1 Tempo de fim de pega (h;min) 10 Massa específica (kg/dm³) 2,2 Finura # 0,075 mm 12,0 Área específica Blaine (m²/kg) 260 Fonte: Votorantin Cimentos.

75 74 Tabela 5 - Características químicas do cimento. Composição Química Teor em Massa (%) CPII E 32 RS CaO 5 MgO 6,5 SO 3 4 Perda ao fogo 6,5 Gesso 2 a 5 Calcita 10 Escória 6 a 34 Fonte: Votorantin Cimentos Metacaulim O metacaulim utilizado neste trabalho é uma classe de materiais pozolânicos obtidos da calcinação, entre 700ºC e 800ºC, oriundo da caulinita. A composição química do metacaulim é apresentada na Tabela 6 e suas características físicas são dadas na Tabela 7. Os percentuais de adição do metacaulim nas misturas investigadas, bem como a denominação dos traços encontram-se na Tabela 8. Tabela 6 Características químicas do Metacaulim. Composição Química Teor em Massa (%) MC SiO 2 59,0 Al 2 O 3 34,5 Fe 2 O 3 2,0 CaO 0,1 MgO 0,1 K 2 O 1,5 Perda ao fogo 2,5 SiO 2 +Al 2 O 3 +Fe 2 O 3 95,5 Fonte: Metacaulim do Brasil ind. E com. Ltda

76 75 Tabela 7 Características físicas do Metacaulim. Grandeza Física MC Massa Específica (kg/dm³) 2,60 (g/cm 3 ) Massa Unitária (kg/dm³) 0,60 Finura ( # 0,044 µm) 6,5 % Chapelle mg Ca(OH) 2 /g 900 Fonte: Metacaulim do Brasil ind. E com. Ltda Tabela 8 Denominação e composição das misturas (Tipos). Traços Composição Relação A/C % MC Tipo l 0,35 - Tipo ll 0,35 5 Tipo lll 0,35 10 Tipo lv 0,45 - Tipo V 0,45 5 Tipo Vl 0,45 10 Tipo Vll 0,55 - Tipo Vlll 0,55 5 Tipo lx 0, Agregados As características físicas dos agregados são apresentadas a seguir nas Tabelas 9 e 10, onde seus índices foram obtidos através das normas NBR NM 52/03, NBR NM 53/ 03 e NBR NM 248/03: Tabela 9 Características físicas dos agregados. Índice físico Areia Seixo Diâmetro máximo 1,20 9,50 Módulo de finura 1,61 5,18 Material pulverulento - - Peso específico real 2,62 kg/dm³ 2,59 kg/dm³

77 76 Peso unitário solto 1,56 kg/dm³ 1,57 kg/dm³ Coeficiente incham. 1,40 - Impurezas orgânicas 300 ppm - Teor de cloreto - - A granulometria dos agregados foi obtida através de ensaio prescrito pela NBR MB 07 e são apresentados nas Tabelas 10 e 11. Tabela 10 Granulometria do agregado miúdo. Abertura das Peso retido Percentagem Percentagem retida peneiras (mm) (g) retida (%) e acumulada (%) 4, ,40 4 0,4 0,4 1, ,8 3,2 0, ,6 14,8 0, ,0 53,8 0, ,7 89,0 Fundo ,0 100,0 Total ,0 - Diâmetro máximo 1,2 mm Módulo de Finura 1,61 Tabela 11 Granulometria do agregado graúdo. Percentagem Abertura das peneiras Peso retido Percentagem retida retida e (mm) (g) (%) acumulada (%) 76, , , , , , ,45 16,45 4, ,49 69,94 2, ,72 81,66

78 77 1, ,79 84,45 0, ,20 86,65 0, ,62 88,27 0, ,25 90,52 Fundo 948 9,48 100,00 Total: ,00 - Diâmetro máximo 9,5 mm Módulo de Finura 5, Aditivo A fim de padronizar a moldagem de todas as misturas, foi utilizado um só tipo e teor de aditivo superplastificante. O aditivo escolhido para utilização foi o Visconcret 3535 CB, da SIKA S/A, que atende aos requisitos da norma EB 1763 (tipo SP). 5.6 DOSAGEM DOS TRAÇOS Para cada uma das três relações a/c, foram dosadas três misturas, sendo uma sem adição e as demais com adições minerais de 5% e 10 % de Metacaulim em relação à massa do cimento. Foram fixadas as relações a/c em 0,35, 0,45 e 0,55, com proporção aglomerante/agregado (m) de 1; 5,56, iguais para as três misturas, deixando o alcance das resistências livres (fck). O teor de argamassa, dado em volume de material seco, foi fixado em 52 %. A Tabela 12 apresenta a quantidade dos materiais utilizados por m 3 de concreto. O teor de aditivo superplastificante foi padronizado para todas as misturas em 0,5 % da massa do cimento.

79 78 Tabela 12 Composição dos materiais utilizado nos traços. Tipo l, ll e lll lv, V e Vl Vll, Vlll e IX a/agl Cimento Água Metacaulim Areia Seixo Visconcret (kg/m³) (kg/m³) (kg/m³) (kg/m³) (kg/m³) (kg/m³) 0, ,05-778, , , , , , , , , , , ,35-778, , , , , , , , , , , ,75-778, , , , , , , , , , MOLDAGEM E CURA DOS CORPOS DE PROVA Para cada mistura e relação água/aglomerante foram moldados 06 (seis) corpos de prova cilíndricos de 150 mm de diâmetro e 300 mm de altura, destinados aos ensaios de resistência à compressão e resistividade elétrica aparente, totalizando 54 corpos de prova. Cada um deles foi pesado em balança manual, misturado mecanicamente (betoneira de 80 L) e adensados mecanicamente em duas camadas de quinze centímetros de altura. A colocação dos materiais na betoneira obedeceu a seguinte ordem: 1) Parte do agregado graúdo mais parte da água de amassamento; 2) Cimento mais o restante da água com o aditivo e agregado miúdo; 3) Restante do agregado graúdo. Os corpos de prova foram mantidos nos moldes por 24 horas, protegidos de forma a evitar a perda de água superficial e, na sequência, desmoldados, identificados e ficaram imersos por 27 dias em ambiente coberto e protegido das intempéries.

80 ENSAIOS REALIZADOS Resistência à compressão axial Este ensaio, destinado a determinar a resistência efetiva à compressão dos corpos de prova, foi realizado segundo a norma NBR 5739/03. Na idade de ensaio, 28 dias, foram rompidos seis corpos de prova de cada mistura e relação a/agl. Anteriormente ao processo da ruptura executou-se o capeamento com enxofre nas duas faces dos corpos de prova. A resistência final adotada, para cada mistura, foi a média aritmética dos resultados Resistividade elétrica aparente O método dos quatros eletrodos é um método normalizado pela ASTM G 57 e originalmente desenvolvidos para o uso em solos. O seu emprego em concreto só foi possível graças à adaptações (Método Wenner) e ao desenvolvimento de equipamentos os quais permitem a realizações de medidas de resistividade in situ, de forma não destrutiva. Com o objetivo de caracterizar as misturas investigadas diante da resistividade elétrica aparente, realizaram-se ensaios utilizando o aparelho denominado RESIPOD fabricado pela PROCEQ SA, no qual compreende a evolução do padrão industrial do resistivímetro RM MKII fabricado pela C.N.S Eletronics LTD, mostrado na Figura 28, tendo igualmente ao aparelho anterior, a grande vantagem da possibilidade de ser utilizado em situações de campo.

81 80 Figura 28 Aparelho RESIPOD fabricado pela PROCEQ S.A. Fonte: Acervo do autor. O aparelho funciona através dos quatros eletrodos que são colocados em contato direto com a superfície do concreto, que pode estar úmida ou seca. O equipamento imprime uma corrente entre os dois eletrodos externos e, consequentemente, uma voltagem é captada pelos eletrodos internos como representado na Figura 29. Figura 29 Esquema da técnica de resistividade. Fonte: Manual de instruções do aparelho. Como a resistividade calculada depende do espaçamento entre as sondas (eletrodos), devido à natureza não homogênea do concreto, é preferível um espaçamento maior, permitindo um fluxo mais homogêneo da corrente de medição.

82 81 Esta unidade opera com uma corrente alternada de 40 Hz a 38 V máx., gerada digitalmente, contendo espaçamento de 50 mm entre as sondas. Para uma geometria semi- infinita, a resistividade elétrica do concreto é obtida pela equação 12 (Gowers e Millard, 1999). ρ = 2 π a V/I (12) Onde: ρ = resitividade (ohm x cm); a = espaçamento entre eletrodos (cm); V = voltagem (Volts); I = corrente (Ampere). De acordo com a NBR 7117 /91, as medidas da resistividade elétrica obtidas pelo método dos quatros eletrodos apontam a resistividade da camada de profundidade aproximadamente igual à distância entre eletrodos. Para a realização do ensaio, foram moldados 6 (seis) corpos-de-prova cilíndricos de tamanho 15x30 cm para cada mistura e relação a/agl. Estes corpos-de-prova permaneceram imersos por 27 dias, sendo ensaiados aos 03, 07, 27 e 28 dias, de maneira não destrutiva, sendo que até o vigésimo sétimo dia encontravam-se os mesmos saturados (100% U.R.), e no dia seguinte foram ensaiados em U.R. ambiente, mesma data do ensaio de resistência à compressão, tendo como ordem de ensaio, a mesma da moldagem, ou seja, da menor para maior relação a/agl. A Tabela 13 mostra os traços e a quantidade de corpos-de-prova ensaiados. Tipos Tabela 13 Traços e quantidade de corpos-de-prova ensaiados. a/agl Total de CP s Idades ensaiadas (dias) Total de ensaios Total de ensaios por mistura l, ll e lll 0,35 6 3, 7, 27 e lv, V e Vl 0,45 6 3, 7, 27 e Vll, Vlll e lx 0,55 6 3, 7, 27 e Total de ensaios

83 82 Para obtenção de um valor médio em torno da superfície do corpo-de-prova, foram realizadas três medidas de acordo com o detalhe da Figura 30. Figura 30 Vista em planta e lateral dos corpos-de-prova ensaiados. Fonte: Acervo do autor.

84 Média 25,95 MPa Média 26,80 MPa Média 32,15 MPa APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS 6.1 RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO AXIAL Os resultados de resistência à compressão axial, aos 28 dias de idade, são apresentados nas Tabelas 14, 15 e 16, para diferentes relações a/agl e adições minerais investigadas. Tabela 14 Resultados do ensaio de resistência à compressão aos 28 dias de idade, para relação a/c de 0,35. CP Carga Área de Traço Slump Data da Fator de aplicada seção Tipo (cm) moldagem (KN) (cm 2 correção ) Fcj (MPa) 1 l 7,5 25/03/ , ,03 2 I 7,5 25/03/ , ,89 3 I 7,5 25/03/ , ,12 4 I 7,5 25/03/ , ,31 5 I 7,5 25/03/ , ,14 6 I 7,5 25/03/ , ,18 7 II 3,0 26/03/ , ,69 8 II 3,0 26/03/ , ,15 9 II 3,0 26/03/ , ,83 10 II 3,0 26/03/ , ,65 11 II 3,0 26/03/ , ,66 12 II 3,0 26/03/ , ,77 13 lll 0,0 27/03/ , ,29 14 III 0,0 27/03/ , ,50 15 III 0,0 27/03/ , ,81 16 III 0,0 27/03/ , ,70 17 III 0,0 27/03/ , ,78 18 III 0,0 27/03/ , ,81

85 Média 24,61 MPa Média 24,25 MPa Média 25,60 MPa Média 19,41 MPa Média 20,80 MPa Média 23,35 MPa 84 Tabela 15 Resultados do ensaio de resistência à compressão aos 28 dias de idade, para relação a/c de 0,45. CP Carga Área de Traço Slump Data da Fator de aplicada seção Tipo (cm) moldagem (KN) (cm 2 correção ) Fcj (MPa) 19 IV 14,0 25/03/ , ,34 20 IV 14,0 25/03/ , ,52 21 IV 14,0 25/03/ , ,23 22 IV 14,0 25/03/ , ,01 23 IV 14,0 25/03/ , ,54 24 IV 14,0 25/03/ , ,02 25 V 12,0 26/03/ , ,73 26 V 12,0 26/03/ , ,06 27 V 12,0 26/03/ , ,84 28 V 12,0 26/03/ , ,12 29 V 12,0 26/03/ , ,03 30 V 12,0 26/03/ , ,69 31 VI 11,0 27/03/ , ,17 32 VI 11,0 27/03/ , ,04 33 VI 11,0 27/03/ , ,24 34 VI 11,0 27/03/ , ,99 35 VI 11,0 27/03/ , ,11 36 VI 11,0 27/03/ , ,04 Tabela 16 Resultados do ensaio de resistência à compressão aos 28 dias de idade, para CP Traço Tipo Slump (cm) Data da moldagem relação a/c de 0,55. Carga aplicada (KN) Área de seção (cm 2 ) Fator de correção Fcj (MPa) 37 VII 23,5 25/03/ , ,64 38 VII 23,5 25/03/ , ,43 39 VII 23,5 25/03/ , ,64 40 VII 23,5 25/03/ , ,86 41 VII 23,5 25/03/ , ,80 42 VII 23,5 25/03/ , ,10 43 VIII 23,0 26/03/ , ,84 44 VIII 23,0 26/03/ , ,15 45 VIII 23,0 26/03/ , ,72 46 VIII 23,0 26/03/ , ,10 47 VIII 23,0 26/03/ , ,23 48 VIII 23,0 26/03/ , ,69 49 IX 20,0 27/03/ , ,77 50 IX 20,0 27/03/ , ,54 51 IX 20,0 27/03/ , ,96 52 IX 20,0 27/03/ , ,19 53 IX 20,0 27/03/ , ,18 54 IX 20,0 27/03/ , ,45

86 Resistênica Mecânica ( Mpa) 85 Observa-se como esperado, a diminuição da resistência à compressão com o aumento da relação a/agl. Com exceção do tipo V (5% MC), onde houve decréscimo da resistência mecânica do concreto em relação ao tipo lv (sem adição), nas demais misturas, quando comparada a mistura de referência à aquelas compostas com adições minerais, ocorreu um acréscimo gradual da resistência à compressão de acordo com o aumento do teor de adição, conforme se observa no Gráfico 1. Gráfico 1 Valores de resistência à compressão, em MPa, das amostras aos 28 dias de idade l ll lll lv V Vl Vll Vlll lx Traço Tipo 6.2 RESISTIVIDADE ELÉTRICA APARENTE Os resultados dos ensaios de resistividade elétrica aparente para todas as misturas e idades avaliadas são dados nas Tabelas 17 a 35 e os Gráficos 2 a 5 mostram os resultados comparativos. a) Corpos-de-prova saturados, com U.R. de 100%.

87 86 Tabela 17 Resultados do ensaio de resistividade elétrica aparente, em KΏ.cm, do traço Tipo I. CP Média ensaio 3,00 3,00 3,00 3,00 3,10 2,80 2,98 3 dias Leitura 3,00 3,20 3,00 2,90 3,00 2,90 3,00 3,00 3,10 2,80 2,70 2,90 2,80 2,88 Média 3,00 3,10 2,93 2,87 3,00 2,83 2,96 4,00 4,10 4,10 3,90 4,20 3,90 4,03 7 dias Leitura 4,00 4,30 4,10 4,10 4,00 3,80 4,05 3,90 4,40 3,80 3,70 4,30 3,90 4,00 Média 3,97 4,27 4,00 3,90 4,17 3,87 4,03 6,30 6,40 6,30 6,00 6,50 6,30 6,30 27 dias Leitura 6,20 6,70 6,10 6,00 6,20 6,50 6,28 6,10 6,60 5,80 5,50 6,50 6,10 6,10 Média 6,20 6,57 6,07 5,83 6,40 6,30 6,23 Tabela 18 Resultados do ensaio de resistividade elétrica aparente, em KΏ.cm, do traço Tipo II. CP Média ensaio 4,10 4,30 4,20 4,30 4,50 4,30 4,28 3 dias Leitura 4,00 4,50 4,50 3,90 4,30 4,10 4,22 4,00 4,50 4,20 4,10 4,50 4,20 4,25 Média 4,03 4,43 4,30 4,10 4,43 4,20 4,25 6,80 7,10 6,60 6,70 7,40 6,60 6,87 7 dias Leitura 6,40 7,20 6,80 6,10 6,80 6,60 6,65 6,60 7,40 6,70 6,50 6,80 6,70 6,78 Média 6,60 7,23 6,70 6,43 7,00 6,63 6,77 11,20 12,10 11,40 11,30 12,20 11,20 11,57 27 Leitura 11,40 12,20 11,30 10,40 11,20 11,20 11,28 dias 10,80 12,50 11,70 10,90 12,20 11,60 11,62 Média 11,13 12,27 11,47 10,87 11,87 11,33 11,49

88 87 Tabela 19 Resultados do ensaio de resistividade elétrica aparente, em KΏ.cm, do traço Tipo III. CP Média ensaio 6,60 6,70 6,90 6,70 7,10 6,90 6,82 3 dias Leitura 6,70 6,80 6,40 6,40 7,20 6,60 6,68 6,70 6,10 6,80 6,60 6,90 6,80 6,65 Média 6,67 6,53 6,70 6,57 7,07 6,77 6,72 10,80 11,20 11,70 10,90 11,70 11,90 11,37 7 dias Leitura 11,30 10,70 10,60 10,50 11,60 11,30 11,00 11,50 10,60 10,80 10,90 11,80 11,00 11,10 Média 11,20 10,83 11,03 10,77 11,70 11,40 11,16 17,80 18,60 19,90 18,80 19,90 19,30 19,05 27 dias Leitura 19,00 17,50 17,50 17,10 20,40 18,10 18,27 20,20 17,80 18,00 18,00 19,10 18,90 18,67 Média 19,00 17,97 18,47 17,97 19,80 18,77 18,66 Tabela 20 Resultados do ensaio de resistividade elétrica aparente, em KΏ.cm, do traço Tipo IV. 3 dias 7 dias 27 dias CP Média ensaio 3,30 3,20 3,20 3,20 3,00 3,10 3,17 Leitura 3,20 3,20 3,20 3,20 3,00 3,10 3,15 3,30 3,00 3,20 3,10 3,10 3,20 3,15 Média 3,27 3,13 3,20 3,17 3,03 3,13 3,16 4,30 4,50 4,30 4,10 4,00 3,90 4,18 Leitura 4,30 4,20 4,20 4,10 4,00 4,20 4,17 4,30 4,20 4,10 4,20 4,20 4,10 4,18 Média 4,30 4,30 4,20 4,13 4,07 4,07 4,18 6,30 5,90 6,40 6,20 5,90 5,90 6,10 Leitura 6,30 6,20 6,30 6,20 6,00 6,00 6,17 6,30 6,30 6,00 5,80 6,40 6,40 6,20 Média 6,30 6,13 6,23 6,07 6,10 6,10 6,16

89 88 Tabela 21 Resultados do ensaio de resistividade elétrica aparente, em KΏ.cm, do traço Tipo V. CP Média ensaio 3,00 3,00 3,10 3,20 3,00 3,10 3,07 3 dias Leitura 2,70 3,00 3,00 3,00 3,00 3,20 2,98 3,00 3,20 3,10 3,20 3,10 3,20 3,13 Média 2,90 3,07 3,07 3,13 3,03 3,17 3,06 4,50 4,50 4,60 4,80 4,50 4,70 4,60 7 dias Leitura 4,10 4,50 4,60 4,50 4,70 4,50 4,48 4,60 4,70 4,60 4,80 4,90 4,70 4,72 Média 4,40 4,57 4,60 4,70 4,70 4,63 4,60 7,20 7,70 8,10 7,90 7,50 7,90 7,72 27 dias Leitura 7,00 7,60 7,80 7,40 7,90 7,50 7,53 7,40 8,00 7,90 8,00 7,90 7,50 7,78 Média 7,20 7,77 7,93 7,77 7,77 7,63 7,68 Tabela 22 Resultados do ensaio de resistividade elétrica aparente, em KΏ.cm, do traço Tipo VI. 3 dias 7 dias 27 dias CP Média ensaio 3,40 3,60 3,40 3,40 3,50 3,50 3,47 Leitura 3,30 3,40 3,50 3,50 3,50 3,70 3,48 3,50 3,50 3,60 3,50 3,50 3,70 3,55 Média 3,40 3,50 3,50 3,47 3,50 3,63 3,50 5,40 5,50 5,80 5,40 5,50 5,50 5,52 Leitura 5,30 5,30 5,70 5,70 5,20 5,80 5,50 5,20 5,90 5,80 5,50 5,40 5,80 5,60 Média 5,30 5,57 5,77 5,53 5,37 5,70 5,54 9,10 9,30 9,50 9,20 9,60 9,00 9,28 Leitura 8,70 8,60 9,60 9,30 8,50 9,80 9,08 9,10 9,20 9,60 9,20 9,00 9,80 9,32 Média 8,97 9,03 9,57 9,23 9,03 9,53 9,23

90 89 Tabela 23 Resultados do ensaio de resistividade elétrica aparente, em KΏ.cm, do traço Tipo VII. CP Média ensaio 2,60 2,50 2,30 2,60 2,50 2,60 2,52 3 dias Leitura 2,60 2,30 2,40 2,40 2,50 2,40 2,43 2,50 2,40 2,40 2,60 2,50 2,50 2,48 Média 2,57 2,40 2,37 2,53 2,50 2,50 2,48 3,40 3,20 3,10 3,40 3,40 3,50 3,33 7 dias Leitura 3,50 3,10 3,10 3,20 3,30 3,20 3,23 3,20 3,20 3,10 3,30 3,20 3,40 3,23 Média 3,37 3,17 3,10 3,30 3,30 3,37 3,27 5,20 4,90 4,60 5,20 5,20 5,20 5,05 27 dias Leitura 5,10 4,70 4,80 4,70 4,70 4,90 4,82 4,60 4,70 4,70 5,10 4,90 4,90 4,82 Média 4,97 4,77 4,70 5,00 4,93 5,00 4,89 Tabela 24 Resultados do ensaio de resistividade elétrica aparente, em KΏ.cm, do traço Tipo VIII. CP Média ensaio 2,50 2,40 2,50 2,60 2,50 2,50 2,50 3 dias Leitura 2,50 2,40 2,40 2,30 2,50 2,50 2,43 2,50 2,50 2,40 2,50 2,30 2,50 2,45 Média 2,50 2,43 2,43 2,47 2,43 2,50 2,46 3,70 3,50 3,40 3,70 3,50 3,50 3,55 7 dias Leitura 3,50 3,50 3,40 3,40 3,50 3,60 3,48 3,50 3,50 3,30 3,50 3,40 3,50 3,45 Média 3,57 3,50 3,37 3,53 3,47 3,53 3,49 5,90 5,70 5,70 6,10 5,90 5,90 5,87 27 dias Leitura 5,60 5,90 5,40 5,80 6,00 6,00 5,78 5,90 5,90 5,40 5,90 5,70 6,00 5,80 Média 5,80 5,83 5,50 5,93 5,87 5,97 5,82

91 90 Tabela 25 Resultados do ensaio de resistividade elétrica aparente, em KΏ.cm, do traço Tipo IX. CP Média ensaio 2,60 2,80 2,60 3,00 3,00 2,80 2,80 3 dias Leitura 2,80 3,00 2,80 3,20 2,90 2,60 2,88 2,70 3,00 2,70 2,90 2,90 2,80 2,83 Média 2,70 2,93 2,70 3,03 2,93 2,73 2,84 4,30 4,50 4,10 4,50 4,60 4,30 4,38 7 dias Leitura 4,30 4,60 4,30 4,60 4,40 4,00 4,37 4,20 4,70 4,20 4,30 4,50 4,20 4,35 Média 4,27 4,60 4,20 4,47 4,50 4,17 4,37 6,60 7,20 6,90 7,20 7,10 6,80 6,97 27 dias Leitura 6,80 7,40 6,90 7,70 7,20 7,10 7,18 6,80 7,40 6,80 6,80 6,80 7,10 6,95 Média 6,73 7,33 6,87 7,23 7,03 7,00 7,03 Tabela 26 Resumo das médias dos resultados dos tipos de resistividade em corpos-deprova saturados. TIPOS l ll lll lv V Vl Vll Vlll lx Relação a/agl. 0,35 % 0,45 % 0,55 % Teor de Adição - 5% 10% - 5 % 10 % - 5 % 10 % Resistividade elétrica aparente (kω.cm) Idade (dias) ,96 4,03 6,23 4,25 6,77 11,49 6,72 11,16 18,66 3,16 4,18 6,16 3,06 4,60 7,68 3,50 5,54 9,23 2,48 3,27 4,89 2,46 3,49 5,82 2,84 4,37 7,03

92 Kohm.cm Kohm.cm Kohm.cm Kohm.cm Kohm.cm Kohm.cm 91 Gráfico 2 Valores da resistividade elétrica aparente em função da relação a/agl nas idades de 3 (a), 7 (b), 27 (c) e 28 (d) dias. (a) (b) 8,0 6,0 4,0 2,0 0,0 6,72 4,25 2,96 3,16 3,06 3,50 2,48 2,46 2,84 I II III IV V VI VII VIII IX Tipos 12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 0,0 11,16 6,77 4,03 4,18 4,60 5,54 3,27 3,49 4,37 I II III IV V VI VII VIII IX Tipos (c) (d) 20,0 16,0 12,0 8,0 4,0 18,66 11,49 6,30 6,16 7,68 9,23 7,03 5,82 4, ,2 21,07 13,04 7,3 8,63 10,49 5,73 6,51 7,64 0,0 I ll lll lv V Vl Vll Vlll IX Tipos 0 l ll lll lv V Vl Vll Vlll lx Tipos Gráficos 3 (a), (b) e (c) Valores da resistividade elétrica aparente em função da do teor de adição mineral nas relações a/agl de 0,35, 0,45 e 0,55. (a) (b) ,07 18,66 11,16 11,49 13,04 6,72 6,77 7,19 6,23 4,25 4,03 2, Dias TIPO I TIPO II TIPO III ,68 5,54 6,16 4,6 3,50 3,06 4,18 3,16 9,23 7, Dias 10,49 8,63 TIPO IV TIPO V TIPO VI

93 Kohm.cm 92 (c) ,03 6,51 5,82 5,73 4,37 4,89 3,49 2,84 2,46 3,27 2, Dias 7,63 TIPO VII TIPO VIII TIPO IX b) Corpos-de-prova com Umidade Relativa Ambiente de 78%, rompidos aos 28 dias de idade. Tabela 27 Resultados do ensaio de resistividade elétrica aparente, em KΏ.cm, e resistência à compressão, em MPa, do traço Tipo I. CP Média ensaio 7,50 7,20 6,50 6,70 7,60 7,10 7,10 Leitura 7,20 7,60 7,40 7,00 6,80 7,50 7,25 6,90 7,60 7,40 6,80 6,80 7,90 7,23 Média leitura 7,20 7,47 7,10 6,83 7,07 7,50 7,19 Compressão 26,03 23,89 26,12 27,31 26,14 26,18 25,95 Tabela 28 Resultados do ensaio de resistividade elétrica aparente, em KΏ.cm, e resistência à compressão, em MPa, do traço Tipo II. CP Média ensaio 14,40 14,20 14,20 13,80 12,70 12,80 13,86 Leitura 12,00 12,50 12,50 12,50 12,90 13,30 12,48 12,60 13,90 13,90 12,30 13,30 10,80 13,20 Média leitura 13,00 13,53 13,53 12,87 12,87 12,97 13,13 Compressão 28,69 28,15 22,83 26,65 28,66 25,77 26,79

94 93 Tabela 29 Resultados do ensaio de resistividade elétrica aparente, em KΏ.cm, e resistência à compressão, em MPa, do traço Tipo III. CP Média ensaio 20,40 19,20 19,20 22,80 22,70 22,20 20,86 Leitura 22,00 19,50 21,20 22,40 22,00 19,80 21,42 21,30 21,00 19,30 21,00 21,60 21,60 20,84 Média leitura 21,23 19,90 19,90 22,07 22,10 21,20 21,07 Compressão 31,29 32,50 31,81 33,70 31,78 31,81 32,15 Tabela 30 Resultados do ensaio de resistividade elétrica aparente, em KΏ.cm, e resistência à compressão, em MPa, do traço Tipo IV. CP Média ensaio 7,40 7,70 7,80 7,20 6,90 6,90 7,40 Leitura 7,30 7,30 7,20 7,70 7,80 7,40 7,46 7,40 7,10 6,80 7,40 7,00 7,00 7,14 Média leitura 7,37 7,37 7,27 7,43 7,23 7,10 7,29 Compressão 23,30 25,50 24,20 25,00 24,50 25,00 24,58 Tabela 31 Resultados do ensaio de resistividade elétrica aparente, em KΏ.cm, e resistência à compressão, em MPa, do traço Tipo V. CP Média ensaio 8,40 9,00 8,60 8,60 9,00 8,80 8,72 Leitura 8,10 8,90 8,60 8,70 8,30 8,90 8,52 7,80 8,30 8,50 9,30 9,10 8,50 8,60 Média leitura 8,10 8,73 8,57 8,87 8,80 8,73 8,63 Compressão 26,73 23,06 23,84 23,12 24,03 24,69 24,25 Tabela 32 Resultados do ensaio de resistividade elétrica aparente, em KΏ.cm, e resistência à compressão, em MPa, do traço Tipo VI. CP Média ensaio 10,10 10,50 11,70 10,20 10,30 10,60 10,56 Leitura 9,20 9,60 12,80 10,50 10,70 11,40 10,56 10,10 10,10 10,60 10,20 10,50 9,80 10,30 Média leitura 9,80 10,07 11,70 10,30 10,50 10,60 10,49 Compressão 24,17 25,04 27,24 25,99 24,11 27,04 25,60

95 94 Tabela 33 Resultados do ensaio de resistividade elétrica aparente, em KΏ.cm, e resistência à compressão, em MPa, do traço Tipo VII. CP Média ensaio 5,80 5,70 5,30 5,90 5,30 6,50 5,60 Leitura 5,80 5,40 5,30 5,60 5,90 6,00 5,60 5,60 5,90 5,40 5,30 6,30 6,10 5,70 Média leitura 5,73 5,67 5,33 5,60 5,83 6,20 5,73 Compressão 18,60 19,40 18,60 19,90 19,80 20,10 19,40 Tabela 34 Resultados do ensaio de resistividade elétrica aparente, em KΏ.cm, e resistência à compressão, em MPa, do traço Tipo VIII. CP Média ensaio 6,80 6,60 6,60 6,10 5,70 6,40 6,36 Leitura 6,30 6,60 6,60 6,50 6,70 6,90 6,54 6,50 6,80 6,40 6,40 6,50 6,80 6,52 Média leitura 6,53 6,67 6,53 6,33 6,30 6,70 6,51 Compressão 21,84 19,15 22,72 20,10 20,23 20,69 20,79 Tabela 35 Resultados do ensaio de resistividade elétrica aparente, em KΏ.cm, e resistência à compressão, em MPa, do traço Tipo IX. CP Média ensaio 7,10 8,50 6,90 7,60 8,40 7,40 7,70 Leitura 8,00 7,80 7,10 7,60 7,90 6,70 7,68 7,60 8,60 7,60 7,80 7,40 7,40 7,80 Média leitura 7,57 8,30 7,20 7,67 7,90 7,17 7,63 Compressão 22,77 23,54 23,96 22,19 24,18 23,45 23,35

96 Kohm.cm Kohm.cm Kohm.cm 95 Gráficos 4 (a), (b) e (c) Valores da resistividade elétrica aparente em função do tempo de cura nas relações a/agl de 0,35, 0,45 e 0,55. (a) (b) ,07 18,66 11,16 11,49 13,04 6,72 6,77 6,23 7,19 4,25 2,96 4, Dias TIPO I TIPO II TIPO III ,49 9,23 8,63 7,68 5,54 4,60 7,29 6,16 3,50 TIPO IV 4,18 3,06 3,16 TIPO V TIPO VI Dias (c) ,37 3,49 4,89 2,84 2,46 3,27 2,48 7,63 7,03 5,82 6, Dias 5,73 TIPO VII TIPO VIII TIPO IX

97 Resisitivdade Elétrica Kohm.cm 96 Gráfico 5 Comparativo entre a resistividade elétrica aparente e o tempo de cura em relação aos tipos de mistura TEMPO DE CURA Dias TIPO l TIPO ll TIPO lll TIPO lv TIPO V TIPO Vl TIPO Vll TIPO Vlll TIPO lx A Tabela 36 apresenta os índices de resistividade elétrica das misturas na idade de 28 dias. Tais índices correspondem à relação entre a resistividade elétrica das misturas com adição mineral e a da mistura de referência, em igual relação a/agl e idade. Tabela 36 Índice de resistividade elétrica das misturas investigadas na idade de 28 dias. Mistura a/agl Resist. Elétrica Aparente l 28 (KΩ.cm) Tipo l 0,35 7,19 1,00 Tipo ll 0,35 13,03 1,81 Tipo lll 0,35 21,07 2,93 Tipo lv 0,45 7,29 1,00 Tipo V 0,45 8,63 1,18 Tipo Vl 0,45 10,49 1,44 Tipo Vll 0,55 5,73 1,00 Tipo Vlll 0,55 6,51 1,15 Tipo lx 0,55 7,63 1,33

98 97 A Tabela 37 contem os critérios de avaliação da REA do concreto, descrito de acordo com o CEB 192 (1989 apud Abreu 1998). Os riscos de corrosão para as misturas avaliadas nesta pesquisa segundo os critérios do CEB 192 são dados na tabela 38. Tabela 37 Relação entre a resistividade elétrica e a probabilidade de corrosão proposta pelo CEB 192. Resistividade elétrica (kohm.cm) Probabilidade de corrosão ρ > 20 Desprezível 10 a 20 Baixa 5 a 10 Alta ρ < 5 Muito alta Fonte: CEB 192 apud Abreu, De acordo com o exposto, concretos com valores de resistividade elétrica acima de 20 kώ.cm tem uma probabilidade de corrosão do aço desprezível. Para valores entre 10 e 20 kώ.cm, a probabilidade de corrosão é moderada; para os casos em que a resistividade do concreto assume valores entre 5 e 10 kώ.cm, a probabilidade de corrosão é alta e para valores abaixo de 5 kώ.cm de resistividade elétrica, a probabilidade de que ocorra a corrosão do aço é muito alta. Tabela 38 Probabilidade de corrosão para as misturas avaliadas segundo o critério do CEB 192. TIPO l ll lll lv V Vl Vll Vlll lx Idade (dias) - Saturados 78% U.R Muito alta Muito alta Alta Alta Muito alta Alta Baixa Baixa Alta Baixa Baixa Desprezível Muito alta Muito alta Alta Alta Muito alta Muito alta Alta Alta Muito alta Alta Alta Baixa Muito alta Muito alta Muito alta Alta Muito alta Muito alta Alta Alta Muito alta Muito alta Alta Alta

99 INTEGRAÇÃO DOS RESULTADOS A Tabela 39 mostra a média dos resultados da resistividade elétrica aparente e as médias dos resultados da resistência à compressão aos 28 dias e o Gráfico 6 mostra a correlação existente entre a resistividade elétrica e a resistência à compressão. Tabela 39 Tabela da média dos resultados da resistividade elétrica aparente e resistência à compressão. TIPO Resistividade Resistência à Elétrica (kώ.cm) Compressão (MPa) l 7,19 25,95 ll 13,03 26,79 lll 21,07 32,15 lv 7,29 24,58 V 8,63 24,25 Vl 10,49 25,60 Vll 5,73 19,40 Vlll 6,51 20,79 lx 7,63 23,35 Tabela 40 Tabela da correlação existente entre a resistividade elétrica e a resistência à Correlação compressão. Resistividade Elétrica Resistividade Elétrica 1 Resistência à Compressão Resistência a Compressão 0,90 1

100 Resistência a Compressão 99 Gráfico 6 Correlação existente entre a resistividade elétrica e a resistência à compressão. 35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 y = 0,69x + 18,0 5,0 0,0 0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 Resitividade Elétrica Resistividade elétrica aparente x resistência à compressão As análises mostram que quando se compara a resistividade elétrica e a resistência à compressão, os testes mostram que existe uma forte correlação entre ambas, ou seja, aumentando a resistividade elétrica no concreto ocorrerá proporcionalmente um aumento na resistência à compressão.

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