Dissertação a respeito de Reforço e Recuperação Estrutural de Estruturas em Concreto Armado

UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS

PATOLOGIA E TERAPIADAS ESTRUTURAS

SINTOMAS E CAUSASDAS ENFERMIDADES

PROF. ÉLVIO MOSCI PIANCASTELLI

ESCOLA DE ENGENHARIA

Patologia e Terapia das Estruturas Sintomas e Causas das Enfermidades Prof. Élvio Mosci Piancastelli

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SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO ......................................................................................... 02

2. SINTOMAS E CAUSAS DAS ENFERMIDADES ........................................ 03

2.1. Fissuras e Trincas ............................................................................... 04

2.1.1. Fissuras no Concreto Fresco .................................................. 05

2.1.2. Fissuras no Concreto Endurecido ........................................ 07

2.2. Desagregação ............................................................................... 10

2.3. Erosão e Desgaste ............................................................................... 10

2.4. Disgregação (Desplacamento ou Esfoliação) .............................. 11

2.5. Segregação ......................................................................................... 11

2.6. Manchas ......................................................................................... 12

2.7. Eflorescência ..........................................................................................12

2.8. Calcinação ......................................................................................... 13

2.9. Flechas Exageradas ...................................................................... 13

2.10. Perda de Aderência Entre Concretos (nas juntas de concretagem) ..14

2.11. Porosidade ......................................................................................... 14

2.12. Permeabilidade ............................................................................... 14

3. BIBLIOGRAFIA ......................................................................................... 15


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1. INTRODUÇÃO

Os sintomas são as manifestações das enfermidades. É a partir deles que se iniciatodo o processo de averiguação das causas e origens do fenômeno patológico,fundamentais para um correto diagnóstico - Figura 1.1.

Felizmente, tais manifestações ocorrem normalmente nas partes externas dasestruturas, sendo possível observá-las com facilidade.

Entretanto, é importante salientar, que existem partes externas às estruturas que nãosão normalmente visualizadas, como por exemplo:

• partes total ou parcialmente enterradas (fundações, arrimos, piscinas, etc);

• partes internas das juntas de dilatação;

• interior de galerias e reservatórios.

Nesses locais, as manifestações patológicas - os chamados danos ocultos -, só sãodetectadas se forem programadas e executadas inspeções específicas.

As causas das enfermidades são os “agentes” que desencadeam o seu processo desurgimento (mecanismos) - Figura 1.1.

Figura 1.1 - Caracterização de Enfermidades


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2. SINTOMAS E CAUSAS DAS ENFERMIDADES

O quadro da Figura 2.1 mostra os principais sintomas das enfermidades doconcreto armado.

SINTOMAS

♦ Fissuras e trincas;♦ Desagregação;♦ Erosão e Desgaste;♦ Disgregação (desplacamento, esfoliação);♦ Segregação;♦ Manchas;♦ Eflorescência;♦ Calcinação;♦ Flechas exageradas;♦ Perda de aderência entre concretos (nas juntas de concretagem);♦ Porosidade;♦ Permeabilidade.

Figura 2.1 - Principais Sintomas das Enfermidades do Concreto Armado

Salienta-se que algumas enfermidades são errôneamente consideradas sintomas,como o caso clássico da corrosão das armaduras, que caracteriza a enfermidadefalta de homogeneidade, e cujos sintomas são fissuras e disgregação do concreto.

À seguir, são descritos cada um dos sintomas citados e indicadas algumas de suascausas, que na realidade são causas das enfermidades.

Observa-se que, quando do estudo das origens das enfermidades outras causasde enfermidades serão apresentadas.


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2.1. Fissuras e Trincas

As fissuras são, sem sombra de dúvidas, o sintoma mais freqüente nas estruturas,sendo suas causas muito variadas.

A sua posição em relação à peça estrutural, a abertura, a direção, e sua forma deevolução (com relação à direção e à abertura), dão indicações das causas prováveis.

Há que se destacar que fissuras são também ocorrências inerentes ao concretoarmado, visto que as seções são dimensionadas nos Estádios II (seção fissurada) ouIII (ruptura), não sendo, portanto, sempre, manifestação patológica.

Sob esse aspecto, a diferenciação entre manifestação patológica ou não é feita emfunção das aberturas e das causas.

Para a especificação de um correto tratamento, é de vital importância que severifique se a fissura analisada é ativa (viva ou instável) ou inativa (morta ouestável). São chamadas de ativas, as fissuras que apresentam variação de abertura,e de inativas aquelas em que tal variação não ocorre.

Tal verificação é feita, geralmente, através da utilização de “selos” rígidos (gêssoou plaquetas de vidro coladas - Figura 2.1.1), que se rompem caso a fissuraapresente variação de abertura, ou através da medição direta (fissurômetro) dessavariação.

Figura 2.1.1 - Verificação do Tipo de Fissura

Entretanto, a melhor orientação para um correto tratamento de uma fissura é oagente causador, pois se ele não mais atua a fissura pode ser considerada estável,caso contrário, instável.

Dá-se o nome de trincas às fissuras com grandes aberturas.

A seguir são apresentadas algumas das muitas causas de enfermidades, cujossintomas são fissuras.


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2.1.1. Fissuras no Concreto Fresco

• Por Assentamento Plástico

Devido à gravidade, as partículas mais pesadas do concreto tedem a sedimentar(segregação), provocando a ascenção da água e ar aprisionado (exsudação).

Com isso a massa de concreto tende a se deslocar para baixo. Caso esse movimentoseja parcialmente impedido, normalmente pela armadura ou agregado graúdo, surgiráa fissura.

São causas do assentamento plástico:

♦ exsudação;♦ uso excessivo dos vibradores;♦ excessivo tempo entre lançamento e início de pega;♦ falta de estanqueidade das formas.


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• Por Movimentação das Formas ou do Suporte do Concreto

• Por Dessecação Superficial

A rápida perda de água pela superfície do concreto, mais relevante em função daevaporação, provoca uma redução de volume do concreto (retração) introduzindotensões de tração que produzem fissuras.

A fissura anula a tração na direção normal à fissura, mas não na direção dela,podendo surgir, ainda, fissura ortogonal à primeira. Por isso, a configuração dasfissuras se assemelha a um mapa.

• Por Vibrações

Vibrações causadas por movimentação ou funcionamento de equipamentos, trânsitode pessoal, impactos de ferramentas, e por outros agentes, também podem causarfissuras no concreto fresco.


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2.1.2. Fissuras no Concreto Endurecido

• Por Retração Hidráulica

O concreto ao perder água diminui de volume retraindo-se. Caso a retração sejaimpedida, surgirão fissuras.

• Por Efeito Térmico

• Por Flexão, Cisalhamento, Torção, Compressão, ou Punção


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• Por Concentração de Tensões


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• Por Recalque de Apoio

• Por Corrosão das Armaduras

A Figura 2.1.2.1 mostra a incidência relativa dos tipos de fissuras levantadas no RioGrande do Sul por Dal Molin, D.C.C. [6].

Incidência de Fissuras - R.G.Sul - Brasil

Corrosão Armadura

11,9%

Det. Construtivos

10,5%

Assent. Plástico

0,3%

Eletrodutos14,0%

Fundações5,6%

Retração Hidraulica

11,9%

Dessec. Superficial

1,7%

Sobrecargas14,3%

Mov. Térmica Ext.

29,7%

Figura 2.1.2.1 - Incidência de Fissuras no R.G.Sul - Brasil


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2.2. Desagregação

A desagregação é caracterizada pela perda do poder aglomerante do cimento. Comisso, os agregados graúdos se destacam da argamassa, que posteriormente tambémse desfaz.

A desagregação inicia-se, geralmente, com a alteração da coloração do concreto. Aseguir surgem fissuras cruzadas em todas as direções, que aumentam rapidamentede abertura, devido à expansão da pasta de cimento. Um abaulamento da superfíciedo concreto pode também ser observada.

A desagregação do concreto pode ser provocada por:

• Ataques químicos, como o de sulfatos;

• Reação álcali-agregado;

• Águas puras (águas que evaporam e depois condensam) e as águas com poucoteor de sais (águas de chuva), que arrancam-lhe sais pelos quais são ávidas;

• Águas servidas (esgotos e resíduos industriais) em dutos e canais, em função daformação, dentre outros, do gás sulfídrico (H2S ⇒ bactérias ⇒ H2SO4);

• Micro-organismos, fungos, e outros, através de sua ação direta e suas excreçõesácidas;

• Substâncias orgânicas como: gorduras animais, óleos e vinho;

• Produtos altamente alcalinos (mais raramente).

Existe também a desagregação da argamassa superficial do concreto, em função douso de formas absorventes que retiram a água necessária para a hidratação docimento (melhor seria, nesse caso, falar de “não agregação”).

2.3. Erosão e Desgaste

A erosão e o desgaste correspondem à quebra da unidade cimento-areia-britaprovocada por ações abrasivas sobre o concreto.


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Nas erosões o agente da abrasão é um líquido - normalmente a água - e, quandoexistirem, as partículas sólidas por ele arrastadas. Caso típico é o de canais.

Quando a abrasão é causada por materiais sólidos, o fenômeno é chamado dedesgaste. É a caso das pistas de rolamento, silos e moegas.

2.4. Disgregação (Desplacamento ou Esfoliação)

A disgregação, desplacamento ou esfoliação caracteriza-se pela ruptura edestacamento do concreto superficial, principalmente das partes salientes da peça.

O fenômeno ocorre em função do surgimento de tensões de tração acima daresistência do concreto.

É importante notar que o concreto disgregado é um concreto são.

A disgregação é normalmente provocada:

• pela expansão provocada pela corrosão das armaduras;

• pelas deformações provocadas por cargas excessivas, normalmente pontuais;

• pelo congelamento de águas retidas;

• por desagregações internas ( como na reação álcali-agregado ⇒ expansão do agregado-caso perigoso);

• impáctos;

• cavitação;

• expansão resultante da reação álcali-agregado.

2.5. Segregação

O concreto segregado é aquele que apresenta separação entre a argamassa e abrita, podendo ocorrer durante ou logo após o lançamento do concreto. Ela podeser provocada, entre outras causas, por:


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• lançamento livre de grande altura;

• concentração de armadura que impede a passagem da brita;

• vazamento da pasta pela forma;

• má dosagem do concreto;

• uso inadequado dos vibradores (vibração excessiva ou vibradores de baixa freqüência que provocam ressonância, isolando as pedras grandes da argamassa – usar vibradores com freqüência > 5.000 vb/min).

2.6. Manchas

As manchas são diferenciações de cor ou tonalidade na superfície dos concretos.

As principais causas das manchas são:

• umidade (infiltrações);

• ação de cloretos;

• presença de fungos;

• incrustação de fuligem;

• aditivos mal diluidos ou mal misturados.

• lixiviação de óxidos de ferro de armaduras oxidadas.

• partículas de solo carreadas pela água de percolação, ou nela dissolvidas.

2.7. Eflorescência

Eflorescências são depósitos de sais na superfície do concreto, formando manchasesbranquiçadas nas superfícies verticais e estalactites nas superfícies horizontais.


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Ela é causada pela lixiviação do hidróxido de cálcio Ca(OH)2 e do carbonato ácidode cálcio [Ca(HCO3)], que é formado pelo ataque de ácidos fracos (H2CO3) aocarbonato de cálcio (CaCO3):

CaO + H2O = Ca(OH)2 (solúvel)

(carbonatação) - Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O (insolúvel)

CO2+ H2O = H2CO3 (ácido fraco)

CaCO3 + H2CO3 = Ca(HCO3)2 (solúvel)

As eflorescências, por si só, não chegam a ser um problema, a não ser estético.Indicam, entretanto, uma crescente despassivação da armadura pela perda dealcalinidade, não sendo, portanto, anomalia em peças não armadas, como nas“barragens de gravidade”.

É interressante observar que o mecanismo da eflorescência pode ser utilizado paracolmatar fissuras, no fenômeno chamado de cicatrização.

2.8. Calcinação

Ressecamento das camadas superficiais (até 3 cm - excepcionalmente até 10 cm) doconcreto devido a altas temperaturas, como no caso de incêndios.

2.9. Flechas Exageradas

Deslocamentos verticais de vigas e lajes acima de valores razoáveis(recomendados), normalmente provocados, entre outros por: cargas excessivas, sub-dimensionamento, desforma precoce, baixo módulo de elasticidade do concreto eincêndios.


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2.10. Perda de Aderência Entre Concretos (nas juntas de concretagem)

A perda de aderência entre concretos é caracterizada pelo surgimento de fissura nainterface das juntas de concretagem.

É normamente provocada pela falta de tratamento do concreto endurecido antes dolançamento do novo concreto, associada a fenômenos de retração.

Pode ocorrer, também, quando a diferença de idade entre os dois concretos é muitogrande, como nos casos de reforços, da mesma forma, por falta de tratamentoadequado ou, ainda, não adoção de medidas específicas relativas a reforços.

2.11. Porosidade

Caracteriza a porosidade o excessivo volume de vazios. Ela é provocada, na maioriadas vezes, por traço, amassamento ou adensamento inadequados.

Quando se usa super-plastificante, os cuidados com o amassamento devem serredobrados, sendo necessário definir o tempo de mistura após o seu adicionamento,em função do risco da excessiva incorporação de ar.

2.12. Permeabilidade

A permeabilidade é caracterizada pelo excessivo volume de vazios capilares. Éprovocada principalmente pelo uso de traços com alto fator água cimento.

Deve-se observar que fissuras influem na permeabilidade do concreto, mas através deoutro mecanismo.


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3. BIBLIOGRAFIA

[1] Piancastelli, E.M. - Patologia, Recuperação e Reforço de Estruturas de ConcretoArmado - Ed. Depto. Estruturas da EEUFMG - 1997 - 160p.

[2] Johnson, S.M. - Deterioro, Conservacion y Reparacion de Estructuras, 1a ed.,Editora Blume, Madrid, 1973, 334p.

[3] Cánovas, M.F. - Patologia e Terapia do Concreto Armado, 1a ed., Editora Pini,São Paulo, 1988, 522p.

[4] Publicação Sika S.A., Sem Título, São Paulo, 98p.

[5] Thomas, E. - Trincas em Edifícios - Editora PINI.

[6] Dal Molin, D.C.C. - Fissuras em Estruturas de Concreto Armado, Dissertação deMestrado, UFRGS, Porto Alegre, 1988, 201p.

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Élvio Mosci Piancastelli.Professor Adjunto do Depto. de Engenharia de Estruturas daEscola de Engenharia da UFMG.Engenheiro Consultor pela Fundação Christiano Ottoni e FUNDEP.

Correio Eletrônico: [email protected]: 31-9907-4140 (cel.) - 031-3238-1998 (com.)

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