MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS E REABILITAÇÃO DE ESTRUTURAS

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1 MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS E REABILITAÇÃO DE ESTRUTURAS MECANISMOS DE DETERIORAÇÃO COMUNS

2 MECANISMOS DE DETERIORAÇÃO COMUNS 1. Corrosão das Armaduras 2. Perda de Aderência 3. Carbonatação 4. Reação Álcali-Agregado 5. Presença de Cloretos 6. Presença de Sulfatos 7. Ações de Agentes Biológicos 2

3 CORROSÃO DAS ARMADURAS Definição "...corrosão poderá ser entendida como a deterioração de um material, por ação química ou eletroquímica do meio ambiente, aliada ou não a esforços mecânicos". Barras de aço imersas no concreto, a corrosão é caracterizada pela destruição da película passivante existente ao redor de toda a superfície exterior das barras. 3 (SOUZA e RIPPER, 2009)

4 CORROSÃO DAS ARMADURAS (b) (a) 4 Fig. 1: (a) Corrosão das armaduras de vigas do Píer de Atracação de Tambaú; (b) corrosão das armaduras de vigas da Cortina Atirantada na orla em Natal. Fonte: CAVALCANTI e CAVALCANTI, 2010; PEREIRA, 2010.

5 CORROSÃO DAS ARMADURAS (b) Rompimento de estribo (a) 5 Fig. 2: (a) Corrosão das armaduras de pilares de uma edificação em São Paulo; (b) corrosão das armaduras de pilares de uma edificação na zona portuária do Recife. Fonte: OLIVEIRA et al., 2013; MORAES FILHO, MONTEIRO e HELENE, 2014.

6 CORROSÃO DAS ARMADURAS Causas Recobrimento das armaduras abaixo dos valores recomendados pelas normas da ABNT. Concreto executado com elevado fator água/cimento acarretando elevada porosidade do concreto e fissuras de retração. Ausência ou deficiência de cura do concreto, propiciando a ocorrência de fissuras, porosidade excessiva, diminuição da resistência, etc. 6

7 CORROSÃO DAS ARMADURAS Causas Segregação do concreto com formação de nichos de concretagem. Erros de traço. Lançamento e vibração incorretos, formas inadequadas, etc. 7

8 CORROSÃO DAS ARMADURAS Dupla proteção do concreto às armaduras: barreira física que separa o aço do contato direto com o meio ambiente que contém elementos agressivos ao aço; capa passivadora formada meio alcalino do concreto. 8

9 CORROSÃO DAS ARMADURAS Passivação da armadura A película passivadora protetora do aço é gerada a partir de uma rápida e extensa reação eletroquímica que resulta na formação de uma fina camada de óxidos, transparente e aderente ao aço. A ação de proteção exercida pela película passivadora é garantida pela alta alcalinidade do concreto e um adequado potencial eletroquímico. 9 (FIGUEIREDO e MEIRA, 2011)

10 CORROSÃO DAS ARMADURAS Redução do ph do concreto para valores inferiores a 9 - Carbonatação Íons agressivos de cloretos Ataque por Cloretos 10 Fig. 3: Tipos de corrosão de uma barra de aço imersa em concreto. Fonte: SOUZA e RIPPER, 2009.

11 CORROSÃO DAS ARMADURAS 11 Fig. 4: Formaçõo de semipilha em concreto armado. Fonte: Adaptado de SOUZA e RIPPER, 2009.

12 CORROSÃO DAS ARMADURAS 12 Fig. 5: Representação de uma pilha de corrosão em um mesmo metal. Fonte: FIGUEIREDO e MEIRA, 2011.

13 CORROSÃO DAS ARMADURAS Fig. 6: Progressão do processo de corrosão das armaduras. A corrosão avança da periferia para o interior da barra Diminuição da área de aço Surgem outros mecanismos de degradação da estrutura Perda de aderência entre o aço e o concreto Fissuração Destacamento da camada de concreto 13

14 CORROSÃO DAS ARMADURAS 14 Fig. 7: Evolução esquemática da deterioração de estruturas de concreto por corrosão de armaduras Fonte: MEDEIROS, ANDRADE e HELENE, 2011.

15 CORROSÃO DAS ARMADURAS Para que não exista corrosão, será necessário e suficiente que: o ph do concreto seja claramente indicador de solução básica (carbonatação controlada); os agentes agressores (cloretos, em especial) não atinjam a armadura. 15

16 CORROSÃO DAS ARMADURAS Cuidados Cobrimento adequado à classe de agressividade Concreto menos permeável Composição do cimento Drenagem Revestimentos (proteção superficial) Armaduras especiais aços revestidos (epoxi, galvanização) aços inoxidáveis armaduras de fibras (carbono, vidro, etc.) Sumário 16

17 PERDA DE ADERÊNCIA Pode ocorrer entre dois concretos de idades diferentes, na interface de duas concretagens se a superfície do concreto antigo estiver suja; se houver um espaço de tempo muito grande entre duas concretagens consecutivas e a superfície de contato não tiver sido convenientemente preparada ou; quando surgirem trincas importantes no elemento estrutural. 17

18 PERDA DE ADERÊNCIA Pode ocorrer entre as barras de aço das armaduras e o concreto quando houver corrosão do aço; corrosão do concreto; assentamento plástico do concreto; dilatação ou retração excessiva das armaduras; aplicação, nas barras de aço, de preparados inibidores da corrosão. 18

19 PERDA DE ADERÊNCIA 19 Fig. 8: Formação de fissuras por assentamento plástico do concreto. Fonte: SOUZA e RIPPER, 2009.

20 PERDA DE ADERÊNCIA Fig. 9: Fases da instalação do processo de corrosão em uma barra de armadura. Fonte: SOUZA e RIPPER, Sumário 20

21 CARBONATAÇÃO Consiste em transformar íons alcalinos como os cátions de sódio, potássio e, sobretudo, de cálcio, em sais de carbonatos desses elementos, pela ação ácida do dióxido de carbono (CO 2 ) presente no ar. (CASCUDO e CARASEK, 2011) 21

22 CARBONATAÇÃO Essa ação do (CO 2 ) pode ocorrer até mesmo em ambientes com concentração muito baixa desse gás, por exemplo, cerca de 0,03% em volume (teor representativo do meio rural). Ocorrência de Carbonatação Dissolução do dióxido de carbono (CO 2 ) ou; Decomposição do silicato de cálcio hidratado (C-S- H) e das fases aluminato. 22

23 CARBONATAÇÃO Dissolução do Dióxido de Carbono (maior relevância) - 3 etapas principais: Dissolução do CO2 na solução do poro Dissolução do Ca(OH) 2 Formação do carbonato de cálcio 23

24 CARBONATAÇÃO 24 Fig. 10: Esquematização da carbonatação no concreto. Fonte:

25 CARBONATAÇÃO 25 Fig. 11: Amostra de concreto carbonatada, vista no MEV por meio de elétrons secundários, podendo-se observar a morfologia dos compostos, em que se percebe uma presença significativa de cristais de calcita na superfície analisada. Detalhes: (I) morfologia romboédrica e (II) morfologia tetraédrica. Fonte: CASCUDO e CARASEK, 2011.

26 CARBONATAÇÃO Alterações físicas e microestruturais Redução da porosidade total. Aumento da porosidade capilar. Retração do concreto por carbonatação: perda de moléculas de água na reação principal de carbonatação; diminuição de volume na pasta de cimento endurecida, com a dissolução do Ca(OH) 2. 26

27 CARBONATAÇÃO Alterações físicas e microestruturais: aumento de massa no concreto; aumento da dureza superficial do concreto; maior resistividade elétrica em parte do concreto. 27

28 CARBONATAÇÃO 28 Fig. 12: Fatores intervenientes na carbonatação do concreto. Fonte: CASCUDO e CARASEK, 2011.

29 CARBONATAÇÃO Quadro 1 Concentração volumétrica do CO 2 no ar em relação a alguns tipos de ambiente. Fonte: CASCUDO e CARASEK,

30 CARBONATAÇÃO Temperatura Aumento da temperatura aumenta avelocidade da reação Umidade relativa do ar 30 Fig. 13: Grau de carbonatação em função da umidade relativa do ambiente. Fonte: CASCUDO e CARASEK, 2011.

31 CARBONATAÇÃO Fatores que influenciam a porosidade: relação água/cimento (a/c); tipo de cimento; teor de cimento; as adições minerais; teor de alcalinidade (quantidade de hidróxido de cálcio disponível nos poros da pasta de cimento). 31

32 CARBONATAÇÃO Condições de cura A cura interfere na carbonatação: evitando ou minimizando a retração plástica no concreto fissuras; aumentando o grau de hidratação da pasta de cimento na superfície do concreto; consolidando a pasta de cimento e; qualificando o concreto, especialmente na região docobrimento da armadura. 32

33 CARBONATAÇÃO Zonas de carbonatação no concreto Fig. 14: Gradiente de ph na frente de carbonatação. Fonte: CASCUDO e CARASEK,

34 CARBONATAÇÃO Procedimentos e técnicas utilizados para o estudo e a avaliação da carbonatação Aplicação de indicadores de ph Análise ao microscópio eletrônico de varredura Análise termogravimétrica Difração de raios X Análise petrográfica Espectroscopia de infravermelho Densimetria por radiação gama 34

35 CARBONATAÇÃO Fig. 15: Análise da carbonatação do concreto por meio do emprego dos indicadores timolftaleína (azul) e fenolftaleína (vermelho carmim), onde se vê na parte do concreto de cobrimento uma frente de carbonatação incipiente na região de aspersão da timolftaleína. Fonte: CASCUDO e CARASEK,

36 CARBONATAÇÃO Fig. 16: Identificação da zona de carbonatação por meio de indicador de ph. Fonte: POSSAN, HEINEN e DONDÉ,

37 CARBONATAÇÃO Controle e Mitigação Realcalinização Eleva o ph da pasta cimentícia por meio de substâncias alcalinas que são introduzidas no concreto através dos seus poros. Tipos Difusão Migração iônica (realcalinização eletroquímica). Sumário 37

38 REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO A Reação Álcali-Agregado (RAA) é um termo geral utilizado para descrever reações químicas que podem ocorrer internamente no concreto entre alguns componentes mineralógicos presentes em rochas e agregados reativos e álcalis da solução dos poros. (HASPARTK, 2011) 38

39 REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO Como resultado da reação, são formados produtos que, na presença de umidade e na sua maioria, são capazes de expandir e causar tensões internas, fissurações e deslocamentos, afetando a durabilidade das estruturas de concreto. (HASPARTK, 2011) 39

40 REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO Fig. 17: Fatores condicionantes do fenômeno da RAA deletéria. 40 Fonte: HASPARYK, 2011.

41 REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO Evidências Visuais Fissuração em forma de mapa (em concretos sem armadura) Fissuração orientada (em concreto armado) Exsudação de gel na superfície do concreto Manchas superficiais Macrofissuras com descoloração visível ao longo de suas bordas Desplacamentos com descolamentos entre a pasta e o agregado (perda de aderência) Expansão visível do concreto 41

42 REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO Consequências no concreto Expansões Fissurações Reflexos nas propriedades mecânicas Desplacamentos Movimentação 42

43 REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO 43 Fig. 18: a) Fissuras mapeadas na Tomada d água da UHE Paulo Afonso III; b) Fissuras orientadas verticais em pilar de concreto na Tomada d Água da UHE Jaguari. Fonte: HASPARYK, 2011.

44 REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO 44 Fig. 19: a) Desnivelamento entre juntas de trabalho e fissuras na superfície do concreto vertedor/muro de transição UHE Furnas; b) Quadro fissuratório intenso em blocos de fundação de edificação na Região Metropolitana do Recife. Fonte: HASPARYK, 2011.

45 REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO Tipos de RAA Reação álcali-sílica (RAS) Reação álcali-silicato Reação álcali-carbonato (RAC) 45

46 REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO Reação álcali sílica (RAS)...é um tipo de reação álcali-agregado em que participam a sílica reativa dos agregados e os álcalis, na presença do hidróxido de cálcio originado pela hidratação do cimento, formando um gel expansivo. Constituem exemplos de sílica reativa: opala, tridimita, cristobalita, vidro vulcânico, entre outros. Este é o tipo de reação álcali-agregado que mais rapidamente se desenvolve. 46 (NBR : 2008)

47 REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO Reação álcali silicato... é um tipo específico de reação álcali-sílica em que participam os álcalis e alguns tipos de silicatos presentes em certas rochas. Os silicatos reativos mais comuns são o quartzo tensionado por processos tectônicos e os minerais da classe dos filossilicatos presentes em ardósias, filitos, xistos, gnaisses, granulitos, quartzitos, entre outros. Geralmente, esta reação é mais lenta do que a descrita na RAS.. 47 (NBR : 2008)

48 REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO Reação álcali-carbonato ( RAC)...é um tipo de reação álcali-agregado em que participam os álcalis e agregados rochosos carbonáticos. A forma mais conhecida de deterioração do concreto é devida à desdolomitização da rocha e consequente enfraquecimento da ligação pasta-agregado. Não há a formação de gel expansivo, mas de compostos cristalizados como a brucita, carbonatos alcalinos, carbonato cálcico e silicato magnesiano. Como a reação regenera os hidróxidos alcalinos, a desdolomitização terá continuidade até que a dolomita tenha reagido por completo ou a fonte de álcalis se esgote (NBR : 2008)

49 REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO Agregado Reativo: reage quimicamente com a solução alcalina contida nos poros do concreto ou aquela proveniente de fontes externas e que resulta em manifestações patológicas devidas à reação álcali-agregado. Agregado potencialmente inócuo: agregado que possui pouca ou nenhuma fase reativa, segundo a petrografia, além de valores de expansão abaixo dos limites prescritos, após ensaios laboratoriais. Agregado potencialmente reativo: material que contém alguma fase reativa e as expansões em ensaios laboratoriais suplantam os limites normativos. 49 (NBR : 2008)

50 REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO Fatores que influenciam a velocidade de RAA Características e propriedades dos materiais Características e propriedades do compósito (argamassa ou concreto) Condições ambientais e tempo de exposição 50

51 REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO Agregado Quanto mais desorganizada e instável é a estrutura do mineral no agregado, mais reativa será a fase. Em ordem decrescente Minerais com estrutura amorfa (opala e vidro) Microcristalina a criptocristalina (calcedônia) Metaestável (tridimita e cristobalita) e cristalina (quartzo e feldspato deformados e filossilicatos alterados) 51

52 REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO Reatividade será tanto maior quanto mais fina for a granulação dos agregados. 52 Fig. 20: Influência do tamanho do agregado nas expansões em concreto. Fonte: HASPARYK, 2011.

53 REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO Maiores expansões para maiores teores de álcalis no cimento. Fig. 21: Expansões aos 16 e 30 dias para diferentes teores de álcalis. Fonte: HASPARYK,

54 REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO Concreto ar incorporado. Fig. 22: Influência de ar incorporado nas expansões ao longo do tempo. Fonte: HASPARYK,

55 REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO Aditivos Fig. 23: Expansões em barras de argamassa na presença de diferentes aditivos. Fonte: HASPARYK,

56 REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO Condições ambientais e tempo de exposição - Temperatura. Fig. 24: Influência da temperatura nas expansões. Fonte: HASPARYK,

57 REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO Condições ambientais e tempo de exposição - Umidade. Fig. 25: Influência da Umidade nas expansões ao longo do tempo. Fonte: HASPARYK,

58 REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO Métodos de investigação no diagnóstico e prognóstico da RAA Métodos de investigação em campo Inspeção visual Instrumentação Ensaios in loco 58

59 REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO Métodos de investigação no diagnóstico e prognóstico da RAA Métodos de investigação em laboratório Análises petrográficas de concreto: inspeções visuais e análise microscópica Determinação das características e propriedades do concreto Ensaios de expansão residual 59

60 REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO 60 Fig. 26: Deposições ao redor ou sobre os agregados, nos poros, microfissuras e pasta. Fonte: HASPARYK, Fig. 27: Formas cristalizadas (rosáceas, finas acículas, na forma rendada ou em cristais entrelaçados fibrosos). Fonte: HASPARYK, 2011.

61 REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO Medidas Terapêuticas Tratamento dos sintomas tem por objetivo minimizar as manifestações e consequências do fenômeno deletério. Tratamento da causa: atua nos fatores condicionantes ou no processo químico da reação. 61 (HASPARYK, 2011)

62 REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO Tratamento dos sintomas Criação de juntas: cortes na estrutura para aliviar tensões localizadas liberando deformações em determinadas direções; Reforços estruturais ou restrições físicas: confinamento ou encapsulamento do concreto ou peça estrutural para conter as deformações; Tratamento de fissuras por meio de injeção de resina epóxi sob pressão, ou outro, seguido por proteção superficial para restringir o aporte adicional de umidade/outros íons. 62 (HASPARYK, 2011)

63 REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO Tratamento da causa Retirada-minimização de umidade / secagem do concreto: Revestimentos ventilados Agentes hidrófobos Selantes Silanos/siloxanos Impermeabilização Injeção de fissuras 63 (HASPARYK, 2011)

64 REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO Tratamentos químicos Emprego de compostos à base de lítio: Nitrato de lítio: considerado o mais eficiente, capaz de interferir no processo da RAS, modificar a natureza da reação, mitigando as expansões residuais. Já disponível no mercado, e com aplicação prática, podendo ser empregado por meio de: aplicação tópica; saturação superficial (aspersão ou impregnação a vácuo); impregnação eletroquímica. Fator limitante: pequena profundidade de penetração 64 (HASPARYK, 2011)

65 REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO Tratamentos químicos Emprego de compostos à base de silanos (ainda em fase de pesquisas): monômeros de silício moléculas bifuncionais; possuem o potencial de interagir no processo da RAS no combate das expansões residuais. Sumário 65

66 PRESENÇA DE CLORETOS Ação dos íons de cloreto Corrosão das Armaduras Penetração: Uso de aceleradores de pega que contenham CaCl 2 Impureza dos agregados e da água de amassamento Atmosfera marinha (maresia) Água do mar Uso de sais de degelo Processos industriais (branqueamento de celulose e papel) 66 (FIGUEIREDO, 2011)

67 PRESENÇA DE CLORETOS Os cloretos são um dos responsáveis pela despassivação das armaduras, sendo capazes de despassivá-las mesmo em ph extremamente elevado. Ao superarem certo limite, despassivam a superfície do aço carbono e dá inicio ao processo corrosivo. A corrosão da superfície das armaduras se manifesta pelo aparecimento de manchas, fissuras, destacamento de pedaços de concreto, promovendo a ruína da estrutura. 67

68 PRESENÇA DE CLORETOS 68 Fig. 28: Regiões (zonas) de agressividade às estruturas de concreto armado. Fonte: LIMA, 2011.

69 PRESENÇA DE CLORETOS Penetração de cloretos: maior penetração nas regiões com ciclos de molhagem e secagem (zonas de respingos de marés e de variação de maré). Carbonatação: pode acontecer apenas na zona névoa ou de atmosfera marinha, sendo insignificante para as regiões de respingo, variações de maré e submersas. Sulfatos: o ataque por sulfatos é mais intenso na zona predominantemente de respingos e de variação de marés, diminuindo a intensidade de ataque com o aumento de cota, ou seja, com a distância em relação ao nível do mar, e é praticamente desprezível na zona totalmente névoa. 69

70 PRESENÇA DE CLORETOS Na penetração dos íons cloreto através do concreto, para que certa quantidade chegue até as armaduras na forma de cloretos livres, depende de uma série de fatores relacionados, dentre eles: o tipo de cátion associado aos cloretos; o tipo de acesso ao concreto; a presença de outro ânion como o sulfato; o tipo de cimento utilizado no concreto, a relação água/cimento, o estado de carbonatação do concreto; as condições de produção e cura do concreto; a umidade ambiental (condição de saturação dos poros); o consumo de cimento. 70 (CAVALCANTI E CAVALCANTI, 2010)

71 PRESENÇA DE CLORETOS 71 Fig. 29: Efeito da relação água/cimento na profundidade de alcance dos cloretos. Fonte: FIGUEIREDO, 2011.

72 PRESENÇA DE CLORETOS 72 Fig. 29: Efeito da cura e da relação água/cimento na profundidade de alcance dos cloretos. Fonte: FIGUEIREDO, 2011.

73 PRESENÇA DE CLORETOS Fig. 30: Efeito da temperatura no ingresso de cloretos em concretos de cimento Portland comum. Fonte: FIGUEIREDO, Sumário 73

74 PRESENÇA DE SULFATOS Ocorrência de ataque por sulfatos Estruturas em contato com a água (estruturas marítimas, barragens, por exemplo) Estruturas de fundações de solos agrícolas No concreto de tubulações de esgoto No concreto em contato com efluentes industriais 74

75 PRESENÇA DE SULFATOS Proveniência do íon sulfato Fonte externa Água Solo Fonte interna Sulfato presente no concreto menos comum Fig. 31: Estrutura degradada por ataque de sulfato. Fonte: LEMA, MORAES e OURIVES,

76 PRESENÇA DE SULFATOS Quando da concretagem, sob determinadas condições de cura, a etringita primária é instável e não se forma e os sulfatos podem permanecer na solução intersticial da pasta. No entanto, podem dar origem à etringita tardia, posteriormente, sob certas condições de umidade e temperatura. Tal reação provoca a expansão e a microfissuração, em especial, no entorno dos grãos do agregado. (VIERA JR. e GONTIJO, 2011) 76

77 PRESENÇA DE SULFATOS Quadro 1: Grau de agressividade em função dos compostos dissolvidos na água. Fonte: BATTAGIN,

78 PRESENÇA DE SULFATOS Quadro 2: Grau de agressividade em função das características do solo. Fonte: BATTAGIN,

79 PRESENÇA DE SULFATOS Fases do ataque por sulfatos 1ª fase ocorre a lixiviacao dos componentes calcicos: Ca(OH) 2 e C-S-H da pasta hidratada do cimento, que deixa o concreto mais poroso e reagindo com os sulfatos disponíveis, leva a formação de gipsita secundária. O aumento da porosidade repercute no aumento da permeabilidade e difusividade do concreto, tornando-o mais vulnerável aos agentes agressivos. 2ª fase quando há formação da etringita (trissulfoaluminato cálcico hidratado), a custa da reação dos aluminatos hidratados com a gipsita. 79 (BATTAGIN, 2015)

80 PRESENÇA DE SULFATOS Reações Fig. 32: Reações genéricas do ataque dos sulfatos. Fonte: Fonte: BATTAGIN,

81 PRESENÇA DE SULFATOS 81 Devida à reação com a alumina do cimento ou dos agregados, origina a formação de etringita, muito expansiva em meio de ph elevado e com disponibilidade de água, como nas barragens. Fig. 33: Borda na zona de transição preenchida por cristais massivos de etringita. Fonte: HASPARYK, KUPERMAN e TORRES, 2014.

82 PRESENÇA DE SULFATOS Fig. 34: Formação de cristais aciculares de etringita (parte clara central), denotando ataque de sulfatos no concreto. Observação sob microscópio estereoscópico, ampliação 25 x. Fonte: BATTAGIN,

83 PRESENÇA DE SULFATOS O grau de agressividade dos sulfatos depende fundamentalmente do cátion a que esteja associado: Cálcio Sódio Potássio Magnésio Amônio 83

84 PRESENÇA DE SULFATOS Sulfatos de cálcio presentes nos solos sob a forma de gipsita e anidrita ou em águas subterrâneas, são agressivos diante do concreto apesar de sua baixa solubilidade, constituindo um processo mais lento que o observado com os sulfatos de magnésio e de amônio. 84

85 PRESENÇA DE SULFATOS Sulfatos de sódio ou de potássio muito mais solúveis, conduzem a degradação mais rápida pela formação de gipsita e de etringita, bem como a lixiviação da cal da portlandita e do C- S-H. 85

86 PRESENÇA DE SULFATOS Sulfatos de magnésio muito solúveis, são extremamente agressivos, comum em solos e águas subterrâneas. Substitui do cálcio no principal produto de hidratação da pasta de cimento, o silicato cálcico hidratado (C-S-H). A formação de M-S-H, fase extremamente porosa, causa perda das propriedades ligantes. Paralelamente, o magnésio substitui o cálcio da portlandita Ca(OH) 2, formando Mg(OH) 2 (brucita). Um dos elementos de diagnose de ataque do magnésio na pasta de cimento é a presença de silicatos hidratados de magnésio e brucita. 86

87 PRESENÇA DE SULFATOS Sulfato de amonio mais agressivo dentre todos os sulfatos frente a pasta de cimento Portland. Os íons NH 4+ são considerados raros em águas subterrâneas, a menos que se tratem de interação destas com solos contaminados por resíduos industriais ou em caso mais específico de atividades ligadas ao uso de fertilizantes em agricultura. Sumário 87

88 AÇÕES DE AGENTES BIOLÓGICOS Biodeterioração: Mudança indesejável nas propriedades de um material causada pela atividade vital de um microrganismo. Complexo Multidisciplinar Interação Condições ambientais Comunidade microbiológica Natureza do material 88

89 AÇÕES DE AGENTES BIOLÓGICOS Fig. 35: Condições de Desenvolvimento do mecanismo de biodeterioração. 89 Fonte: PINHEIRO e SILVA, 2011.

90 AÇÕES DE AGENTES BIOLÓGICOS Microorganismos fungos bactérias algas leveduras líquens protozoários Condições ambientais presença de água presença de nutrientes fontes de carbono temperatura ph concentração de oxigênio 90

91 AÇÕES DE AGENTES BIOLÓGICOS Material condições, oferecidas pelo material, de ser colonizado e ter a sua estrutura alterada. Bioreceptividade do concreto é a capacidade oferecida por um material de ser colonizado por um ou mais grupos de organismos vivos, sem ser necessariamente deteriorado. Potencial Bioreceptivo (i) pela rugosidade superficial (ii) pelas porosidades inicial e capilar e (iii) pela natureza mineralógica do material 91

92 AÇÕES DE AGENTES BIOLÓGICOS Atividade metabólica dos microrganismos microrganismo concreto (i) Ancoragem do agente biológico sobre o material Alteração das características superficiais. (ii) Alteração da microestrutura do concreto Doação de elementos para o metabolismo dos agentesbiológicos. Reação dos componentes com os produtos metabólitos. 92

93 AÇÕES DE AGENTES BIOLÓGICOS Fig. 36: Formação do biofilme sobre o concreto. Fonte: PINHEIRO e SILVA,

94 AÇÕES DE AGENTES BIOLÓGICOS Tipos de biodeterioração (i) Biodeterioração física ou mecânica Rompimento do material, devido à pressão exercida, na sua superfície, pelo micro-organismo (ii) Biodeterioração estética Mudança de coloração e surgimento de pátinas biológicas e manchas escuras (iii) Biodeterioração química Assimilatória constituintes do material fonte de nutriente altera a microestrutura do concreto Não assimilatória reação constituintes com os metabólitos altera a microestrutura do concreto 94

95 AÇÕES DE AGENTES BIOLÓGICOS Impacto dos Microorganismos sobre o Concreto (a) ancoragem biofilme pátinas biológicas biodeterioração estética (b) Fig. 37: (a) Instalação da biodeterioração sobre o concreto; (b) biodeterioração estética. Fonte: PINHEIRO e SILVA,

96 AÇÕES DE AGENTES BIOLÓGICOS Impacto dos Microorganismos sobre o Concreto ação na matriz pasta cimento alteração mineralógica alteração física biodeterioração química e física (a) (b) Fig. 38: (a) Instalação da biodeterioração sobre o concreto biodeterioração química e física; (b) presença de microrganismo. Fonte: PINHEIRO e SILVA,

97 AÇÕES DE AGENTES BIOLÓGICOS Impacto dos Microorganismos sobre o Concreto avanço ao interior do concreto Redução progressiva da coesão do material O ingresso de substâncias agressivas ao concreto A corrosão microbiológica da armadura 97

98 AÇÕES DE AGENTES BIOLÓGICOS Corrosão microbiológica Ação na modificação do ambiente da interface concreto/armadura Desestabilização da camada protetora da armadura 98 Fig. 39: Corrosão microbiológica. Fonte: PINHEIRO e SILVA, 2011.

99 AÇÕES DE AGENTES BIOLÓGICOS Ação das algas diatomáceas Utilizam a sílica como nutrientes para o seu metabolismo Concretos deteriorados análise microestrutural redução do teor de sílica Presença de algas diatomáceas biodeterioração química assimilatória 99

100 AÇÕES DE AGENTES BIOLÓGICOS Fig. 40: Presença de alga diatomácea em concreto deteriorado. Fonte: PINHEIRO e SILVA,

101 AÇÕES DE AGENTES BIOLÓGICOS Etapas Produção do H 2 S pelas bactérias sulfo-redutoras Produção de ácido sulfúrico e pelas bactérias sulfo-oxidantes Ataque do ácido sulfúrico aos constituintes do concreto Fig. 41: Biodeterioração do concreto em ambientes de esgoto. Fonte: PINHEIRO e SILVA,

102 AÇÕES DE AGENTES BIOLÓGICOS Métodos e Técnicas para o Estudo da Biodeterioração Iniciais Observação visual com documentação fotográfica Coleta de amostras documentação Condições ambientais produção e tempo de exposição Tipos de materiais utilizados Técnicas microestruturais Verificação da sanidade da estrutura DRX, análises térmicas, análises químicas, cálculo mineralógico, porosidade 102

103 AÇÕES DE AGENTES BIOLÓGICOS Métodos e Técnicas para o Estudo da Biodeterioração Técnicas microbiológicas Identificação do microrganismo Métodos acelerados Utilizados na simulação, em laboratório, do desenvolvimento da biodeterioração 103

104 AÇÕES DE AGENTES BIOLÓGICOS Prevenção e Tratamento para a Biodeterioração do Concreto Medidas preventivas projeto Superfícies lisas Utilização de detalhes arquitetônicos que evitem o acúmulo de água Tratamentos condições Baixo custo Facilidade de aplicação Durabilidade Manutenção estética Inocuidade substrato, ser humano, ambiente 104

105 AÇÕES DE AGENTES BIOLÓGICOS Prevenção e Tratamento para a Biodeterioração do Concreto Tratamentos métodos limpeza raspagem, escovação, lavagem sob pressão ou vapor químico materiais hidrófugos ou biocidas organo-silanes, silicones, acrílicos, resinas epóxi e acetato de polivinil Cuidado! Podem ser nutrientes para outros microorganismos. Sumário 105

106 Prof. Gláucia Nolasco de Almeida Mello Quadro 3: Principais mecanismos de deterioração das estruturas de concreto. Fonte: BATTAGIN,

107 Prof. Gláucia Nolasco de Almeida Mello Quadro 4: Tipos básico de cimento e sua composição normalizada. Fonte: BATTAGIN,

108 Prof. Gláucia Nolasco de Almeida Mello Quadro 5: Influência do tipo de cimento nas argamassas e concretos. Fonte: BATTAGIN,

109 Prof. Gláucia Nolasco de Almeida Mello Quadro 6: Diferentes aplicações do cimento Portland no mercado brasileiro. Fonte: BATTAGIN,

110 BIBLIOGRAFIA ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). NBR : Agregados Reatividade álcali-agregado. Parte 1: Guia para avaliação da reatividade potencial e medidas preventivas para o uso de agregados em concreto. Rio de Janeiro: ABNT Editora, BATTAGIN, A. F. Agressividade de solos e água em contato com estruturas enterradas de concreto. Revista Concreto e Construções, vol. 79 pp BATTAGIN, I. L. DA S. Análise do uso do concreto e seus produtos na construção de habitações sob a ótica da Norma de Desempenho. Revista Concreto e Construções, vol. 70 pp CASCUDO, O.; CARASEK H. Ação da Carbonatação no Concreto. In: ISAIA, Geraldo Cechella. (Ed.). Concreto: Ciência e Tecnologia. São Paulo: IBRACON, vol. 1, cap. 24,

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