CORROSÃO DE ARMADURAS. Causas, Mecanismo, Recuperação

CORROSÃO DE ARMADURAS Causas, Mecanismo, Recuperação

GENERALIDADES Corrosão: interação destrutiva de um material com o ambiente, entendida como o inverso do processo metalúrgico (transformação de um metal em íon metálico). Corrosão química: o metal reage com o meio de forma homogênea, em toda a sua superfície, não havendo geração de correntes elétricas. Corrosão eletroquímica: em geral localizada, resultado da formação de uma pilha ou célula de corrosão.

GENERALIDADES O fenômeno de corrosão da armadura no concreto é de natureza eletroquímica. Pode ser acelerado pela presença de agentes agressivos externos, internos, incorporados ao concreto ou gerados pelo meio ambiente. Para haver corrosão, devem concorrer alguns fatores tais como presença de oxigênio, umidade e o estabelecimento de uma célula de corrosão eletroquímica.

GENERALIDADES

GENERALIDADES Os cuidados de projeto devem começar pelo estudo do cobrimento correto que cada elemento estrutural tem de receber. Com relação ao meio ambiente, devemos observar as características climáticas do local onde será implantada a obra. O índice de umidade e a variação de temperatura são outros fatores que devem ser observados. Cuidados devem ser tomados com obras executadas em regiões com atmosfera marinha, em que a proximidade do mar proporciona um meio ambiente mais agressivo.

PASSIVAÇÃO DA ARMADURA O concreto oferece ao aço uma dupla proteção; Física: separa o aço do contato direto com o meio externo; Química: conferida pelo elevado ph do concreto, o qual promove a formação de uma película passivadora que envolve o aço; A formação e estabilidade dessa película têm relação com a elevada alcalinidade da solução aquosa presente nos poros do concreto. A película passivadora protetora do aço é gerada a partir da reação eletroquímica que resulta na formação de uma fina camada de óxidos, transparente e aderente ao aço.

PASSIVAÇÃO DA ARMADURA

PASSIVAÇÃO DA ARMADURA Essa película impede o acesso de umidade, oxigênio e agentes agressivos à superfície do aço; A ação de proteção exercida pela película passivadora é garantida pela alta alcalinidade do concreto; A perda de estabilidade da camada passivadora é que conduz o ferro ao processo de corrosão.

PASSIVAÇÃO DA ARMADURA

PROCESSO DE CORROSÃO O processo de corrosão ocorre pela penetração de substâncias agressivas que atuam através dos seguintes mecanismos: A carbonatação do concreto, que reduz seu ph a níveis insuficientes para manter o estado passivo das armaduras; A presença do agente despassivador íon cloreto em quantidade suficiente para romper localizadamente a camada passivadora; A combinação dos dois fatores anteriormente citados. Desta forma, a camada de cobrimento desempenha um importante papel porque, além de ser uma barreira química, também se constitui em uma barreira física.

PROCESSO DE CORROSÃO

COBRIMENTO DAS ARMADURAS Cobrimento é a camada de proteção da armadura, é a camada de concreto que fica entre a armadura e a face externa do componente estrutural. É o cobrimento que impede a penetração da água ou da umidade do meio externo para dentro da laje, viga ou pilar evitando, assim, a oxidação da armadura.

COBRIMENTO DAS ARMADURAS Um cobrimento de boa qualidade, com baixa porosidade, além de dificultar a penetração dos agentes agressivos, constitui-se em uma barreira adicional, reduzindo a presença da água e do oxigênio, elementos necessários à existência da corrosão eletroquímica.

COBRIMENTO DAS ARMADURAS Nos casos especiais em que poderemos ter uma situação mais agressiva: Dimensionar a estrutura de forma a ter um mínimo de fissuras. Estudar o agente agressivo para definir o tipo de concreto ideal. Definir corretamente o cobrimento para cada microrregião. Para cobrimento maior que 6 cm, prever ferragem de pele.

COBRIMENTO DAS ARMADURAS Cuidados na execução da obra: Colocação de pastilhas na ferragem; As pastilhas devem ser uniformes e distribuídas ao longo de todo o elemento estrutural, e fixadas adequadamente para não caírem durante a concretagem; Existem diferentes tipos de pastilhas, sendo as mais indicadas as de argamassa, devido à melhor aderência no concreto, além de serem as mais baratas e de fácil execução na obra.

COBRIMENTO DAS ARMADURAS

COBRIMENTO DAS ARMADURAS COBRIMENTO DEFICIENTE

COBRIMENTO DAS ARMADURAS Tabela de cobrimento mínimo

CARBONATAÇÃO DO CONCRETO Despassivação da armadura por ação do gás carbônico da atmosfera que penetra por difusão e reage com os hidróxidos alcalinos da solução dos poros do concreto reduzindo o ph dessa solução. MECANISMO CO 2 + H 2 O + Ca(OH) 2 = reação de carbonatação Reação de carbonatação redução do ph Redução do ph despassivação da armadura

CARBONATAÇÃO DO CONCRETO Característica do processo Existência de uma frente de avanço que separa duas zonas com ph muito diferente: ph > 13 zona não carbonatada ou alcalina ph < 9 zona carbonatada

CARBONATAÇÃO DO CONCRETO Teste de fenolftaleína incolor = zona carbonatada vermelho carmim = zona alcalina

CARBONATAÇÃO DO CONCRETO Conseqüências Armadura + Umidade + O 2 Corrosão Despassivada Generalizada

CARBONATAÇÃO DO CONCRETO Sintomatologia Fissuração, lascamento e delaminação do concreto; Redução da área de seção transversal de aço.

CARBONATAÇÃO DO CONCRETO Fatores Influentes no Processo de Carbonatação

CARBONATAÇÃO DO CONCRETO Fatores Atenuantes Redução da permeabilidade do concreto fator a/c menor incorporação de adições ativas cura do concreto - molhagem contínua Espessura do cobrimento aumento da barreira física

ATAQUE POR CLORETOS Ação de cloretos, que penetram o concreto através de processos de absorção capilar, de impregnação e difusão, e que ao superarem, na solução dos poros do concreto, um certo limite em relação à concentração de hidroxilas, despassivam a superfície do aço. Cl - acima de um limite Despassivação da armadura

ATAQUE POR CLORETOS Consequências Armadura + Umidade + O 2 Corrosão Despassivada Localizada

ATAQUE POR CLORETOS Corrosão provoca: Redução substancial da área de seção transversal de aço podendo chegar a ruptura do mesmo; Fissuração e destacamento do concreto. Presença de cloretos no concreto Execução do próprio concreto Agregados contaminados Água de amassamento Aditivos Pior para o concreto - presença de cloretos desde o início.

ATAQUE POR CLORETOS

ATAQUE POR CLORETOS Fatores Influentes no Processo de Ataque por Cloretos Qualidade do concreto na superfície Difusividade da pasta de cimento hidratada Fatores Atenuantes Redução da permeabilidade do concreto fator a/c menor incorporação de adições ativas cura do concreto - molhagem contínua Espessura de cobrimento - aumento da barreira física Aditivos inibidores de corrosão nitritos de sódio e cálcio dificuldade - tempo de ação dos inibidores Pintura da armadura com epóxi Custo elevado

PROCESSO DE CORROSÃO DAS ARMADURAS O mecanismo de corrosão eletroquímico ocorre basicamente devido à presença de água no concreto, que aliada a outros elementos é a grande responsável pelo ataque das armaduras. A umidade relativa do ar é responsável pela quantidade de água no interior do concreto, sendo que para uma temperatura ambiente de 25 podemos ter os seguintes valores de umidade para um concreto comum:

PROCESSO DE CORROSÃO DAS ARMADURAS O produto da corrosão é expansivo e provoca aumento de tensão (15 MPa), consequentemente fissuração do concreto e lascamento do mesmo, favorecendo a penetração de agentes agressivos acelerando ainda mais o processo de corrosão.

PROCESSO DE CORROSÃO DAS ARMADURAS O primeiro indício se percebe pelo ataque dos estribos de vigas e pilares, pois são eles que acabam ficando mais próximos da face externa da peça de concreto. O risco será sempre maior nos locais de maior umidade e mais quentes, pois estão sujeitas a ciclos de secagem e molhagem.

PROCESSO DE CORROSÃO DAS ARMADURAS

PROCESSO DE CORROSÃO DAS ARMADURAS O risco de corrosão aumenta nos elementos de concreto que estão sujeitos a deformações, situação que favorece o surgimento de trincas, acentuando os perigos de contaminação das armaduras. Devemos evitar também as estruturas que apresentem locais angulosos, ou cantos e arestas pronunciados, dando sempre preferência para um arredondamento dos cantos e arestas, de forma a se evitarem pontos favoráveis ao ataque do aço.

PROCESSO DE CORROSÃO DAS ARMADURAS

O QUE A CORROSÃO DE ARMADURAS PODE CAUSASR

Ataque por água do mar - Água do mar contribui para expansão, fissuração e desagregação do concreto devido à ação dos sulfatos, além de lixiviação e corrosão de armaduras pela ação de cloretos.

Pequeno cobrimento do concreto expõe armaduras a produtos químicos ácidos usados para branquear tecidos em indústria têxtil. Ocorre exposição dos agregados pela lixiviação da pasta de cimento.

Corrosão de armadura por cloretos em estrutura de concreto em zona marítima.

Estrutura danificada por corrosão da armadura, oriunda do ataque de cloretos incorporados ao concreto.

Aspecto externo da evolução da corrosão da armadura no concreto

RECUPERAÇÃO DAS ESTRUTURAS

RECUPERAÇÃO DAS ESTRUTURAS A recuperação deste tipo de fenômeno patológico - corrosão de armaduras é delicada e requer mão-de-obra especializada. Consiste basicamente de cinco etapas, descritas a seguir: 1. Determinar a causa do defeito. Somente após eliminá-la, executar o reparo no concreto, exceto em casos de emergência. 2. Selecionar um material de qualidade reconhecida, apropriado para as recuperações em concreto, que possua características físico-químicas e performances compatíveis com o projeto original. 3. Escolher o método de aplicação adequado ao material selecionado acima, objetivando obter seu melhor desempenho.

RECUPERAÇÃO DAS ESTRUTURAS 4. Preparar corretamente o substrato a ser reparado, deixando-o livre de concreto solto, óleos, graxas, etc. e com forma geometricamente simples. No caso de materiais base mineral (cimento portland), saturá-lo com água. Já no caso de materiais a base de epóxi, esse substrato deverá estar seco. 5. Uma aplicação bem executada e uma cura eficiente irão proporcionar um reparo duradouro, e, na maioria das vezes, melhor até que a estrutura de concreto original.

PROTEÇÃO CATÓDICA Na recuperação de estrutura tradicional, executa-se um tratamento físico (barreira), procurando-se, com isso, tentar eliminar a entrada de água para o interior do concreto e por conseqüência, imagina-se que o aço está protegido. Este sistema, na realidade, provoca uma inversão de polaridade, ou seja, onde era anodo (corrosão) vira catodo, e onde era catodo vira anodo.

PROTEÇÃO CATÓDICA A proteção catódica por corrente galvânica leva em consideração que a corrosão é um processo eletroquímico (oxi-redução), sendo necessário um outro processo eletroquímico para neutralizá-la. A proteção Catódica por corrente galvânica consiste em colocar uma liga de metais (mais eletronegativa que o aço da construção) interligada por um fio metálico, fazendo com que o aço da construção se transforme, na área de influência do anodo, em catodo, e CATODO NUNCA CORRÓI.

PROTEÇÃO CATÓDICA

DESSALINIZAÇÃO E REALCALINIZAÇÃO