Ataque Químico ao Concreto Prof. Dr. Ronaldo Medeiros Alunos: Ana Lemos, Bárbara Tramontina, Igor Baptista, Luísa Comim, Priscila Hichmeh

Transcrição

1 Ataque Químico ao Concreto Prof. Dr. Ronaldo Medeiros Alunos: Ana Lemos, Bárbara Tramontina, Igor Baptista, Luísa Comim, Priscila Hichmeh Fonte:

2 Deterioração do Concreto Durabilidade: resistir a processos de deterioração, com desempenho satisfatório. Processo de deterioração: estrutura interna Poros agentes degradantes Intensidade

3 Ataque Químico Ataque de Sulfatos Ataque de Cloretos Reação Álcali-Agregado Hidratação de MgO e CaO Cristalinos Ataque de água pura Ataque de água do mar Carbonatação Ataque por ácidos

4 Ataque Químico Concreto: ph básico entre 12,5 e 13,5 ph desestabilização ph agente agressivo X permeabilidade concreto Ataque químico Velocidade de deterioração - ácido Porosidade Quantidade Solubilidade

5 Ataque por Ácidos Ácido + Concreto Solúvel Produtos de reação Insolúvel Produtos de reação + Água Aumento da Porosidade Expansivo Possível Dano Não expansivo Sem Dano (fonte: HUSNI, 2003)

6 Mecanismos de Atuação Troca Iônica Lixiviação Aumento na porosidade e permeabilidade Perda da alcalinidade Expansão Aumento nas tensões internas Perda de massa Aumento no processo de deterioração Deformação Perda de resistência e rigidez Fissuração, lascamento e pipocamento

7 Mecanismos de atuação - Troca Iônica Lixi viaç Formação de sais solúveis de cálcio Ácido + Ca(OH)2 ão Sal solúvel de cálcio + H2O Ácidos: clorídrico, sulfúrico, nítrico, acético, fórmico, lático Sais solúveis: cloreto de cálcio, acetato de cálcio, bicarbonato de cálcio Formação de sais de cálcio insolúveis Não-expansivos Ácidos: oxálicos, tartárico, húmico, hidrofluorídrico, fosfórico Expansivos

8 Mecanismos de atuação - Lixiviação Extração de uma substância do meio sólido por meio de dissolução. Ação de águas puras, carbônicas agressivas e ácidas. Hidrolisar ou dissolver Solução em equilíbrio hidrólise para. Água corrente ou infiltração: diluição da solução continuação da hidrólise. Hidrólise só termina quando o Ca(OH)₂ for eliminado por lixiviação. Componentes cimentícios expostos à decomposição

9 Mecanismos de atuação - Lixiviação Resultados: Geis de sílica e alumina com pouca ou nenhuma resistência Concreto que perdeu ¼ do seu conteúdo de calcário teve sua resistência reduzida à metade Eflorescência Interação do produto lixiviado com o CO2 crosta esbranquiçada de CaCO3 Fonte: Fonte:

10 Mecanismos de atuação - Lixiviação Ocorrência: intensa em concretos porosos e pouco notada em concreto compactos cimento com adições (pozolânico e de alto forno) Sintomatologia: superfície arenosa com agregados expostos com eflorescência com elevada retenção de fuligem com desenvolvimento de fungos e bactérias.

11 Mecanismos de atuação - Expansão Ataque por sulfatos, reação álcali-agregado, hidratação tardia de CaO e MgO livres e corrosão da armadura do concreto. Águas naturais e industriais com grande concentração de sulfato Ácido Sulfúrico Chuva ácida, efluentes de fornos e da indústria química, esgotos

12 Ácido Acético Ácido orgânico forte. Indústria petrolífera, de Vinagre, tinturaria. Baixa perda de massa do concreto, devido baixa solubilidade do Acetato de Cálcio. Fonte:

13 Ácido Acético Reação com concreto inicia com ph 12 Produtos de corrosão Solubilização do Hidróxido de Cálcio Aumento da conectividade dos poros Mais material lixiviado macrotrincas e macroporos Formação de Sílica Gel Acetato de Cálcio Descalcificação

14 Ácido Sulfúrico Chuva ácida: Água da chuva Atmosferas Urbanas SO3 + H2O Ácido Sulfúrico H2SO Indústrias diversas; Biodeterioração (Esgoto): Bactérias Quimiolitoróficas Produzem ácido sulfúrico pela oxidação de gás sulfídrico

15 Mecanismo de atuação - Ácido Sulfúrico Descalcificação do concreto: Concentração de H2SO mol/l Ca(OH)2 + H2SO4 Portlandita CaSO4.2H2O Gipsita Aumento da Porosidade VOLUME GIPSITA > VOLUME PORTLANDITA PRESSÃO INTERNA/ FISSURAS

16 Ataque por Ácido Sulfúrico Minerarological and chemical assentment of concrete damaged by the oxidation of sulfide-bearing aggregates formation on reaction mechanisms

17 Poder Corrosivo Ácido Maior perda de resistência Claudia Veppo Gaier. Porto Alegre: Curso de Mestrado Profissionalizante/EE/UFRGS, 2005 Maior perda de massa

18 Esgoto Esquema didático da corrosão de um duto de concreto por ação dos sulfatos do esgoto, segundo Ludwig, Russel G. e Almeida, Sérgio A Sá. Fonte: Getty images

19 Esgoto Soluções: Revestimento PVC Traço adequado do concreto Fonte: Getty images Fonte: Getty images

20 Esgoto Bactérias ÁGUA Íon sulfato SO₄² Íon sulfeto S² Redutoras ATAQUE AO CONCRETO Ácido sulfúrico H2SO₄ Oxidação Hidróxido de cálcio Ca(OH)2 Gás sulfídrico H2S Gesso CaSO₄.2H2O H2O

21 Usina de açúcar e álcool Caldo de cana presente no processo de fabricação é ácido e corroe o concreto Ácido Aconítico Ácidos orgânicos Ácido Oxálico Ácido Citríco (Fonte: ZAPATA; 2007)

22 Usina de açúcar e álcool Usina Dacalda - Jarezinho - PR Fonte: Tecne Fonte: Tecne

23 Usina de açúcar e álcool Recuperação Fonte: Tecne Fonte: Tecne

24 Poços de Petróleo Fonte: Getty images

25 Poços de Petróleo Pasta de cimento Portland Vedação Formação de partículas minerais Obstrução de espaços Injeção de vapor Acidificação HCl, HF, mud acid, HAc Detalhe do contato do ácido com a bainha de cimento e o revestimento na acidificação

26 Poços de Petróleo Possível solução: Compósitos Portland-polímero Esquema de poço com falha de cimentação (adaptado de DOWELL SCHLUMBERGER apud MARINHO, 2004). Fonte: Getty images

27 Urina - 95% água, 2% uréia Fosfato, sulfato, amônia, magnésio, cálcio, ácido úrico, creatina, sódio, potássio... Fonte: flores culturamix

28 Urina Fonte: globo.com Fonte: Gazeta do Povo

29 Referências - - Proteção do concreto: Uma Necessidade em Indústrias de Celulose e Papel. W.L. Repettte, P.R.L. Helen - São Paulo : EPUSP, MEHTA, P.K.; MONTEIRO, P.J.M. Concreto: estrutura, propriedades e materiais. São Paulo: Pini, p. GAIER, C.V. Análise do Desempenho de Materiais de Reparo Industrializados para Estruturas de Concreto Frente ao Ataque Químico f. Trabalho de Diplomação (Mestrado em Engenharia) - Curso de Mestrado Profissionalizante em Engenharia, Escola de Engenharia, UFRGS, Porto Alegre, ZAPATA N. J. G ACONITIC ACID FROM SUGARCANE: PRODUCTION AND INDUSTRIAL APPLICATION. Thesis of the Graduate Faculty of the Louisiana State University and Agricultural and Mechanical College. Degradation modeling of concrete submitted to biogenic acid attack, Haifeng Yuan, Patrick Dangla, Patrice Chatellier, Thierry Chaussadent. ELSEVIER JOURNAL. Avaliação das Características do Concreto quando Submetido à Degradação de Origem Química, Jairo José de Oliveira Andrade, Francisco Teston Tisbierek, Letícia Ponce Rosa Rather, Thiago Ricardo Santos Nobre. NÓBREGA, A.C.V. Estudo de Durabilidade Frente ao Ataque Ácido de Compósitos Portland - polímero para cimentação de poços de petróleo /. - Natal [RN], f