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44ªRAPv–REUNIÃO ANUAL DE PAVIMENTAÇÃO
E
18ºENACOR –ENCONTRO NACIONAL DE CONSERVAÇÃO RODOVIÁRIA
ISSN 1807-5568 RAPv
Foz do Iguaçu, PR –de 18 a 21 de Agosto de 2015
ESTUDO DE CASO DE PREVISÃO DE VIDA ÚTIL DE PONTES E
VIADUTOS NA REGIÃO DE CURITIBA PELO MÉTODO DA
RESISTIVIDADE ELÉTRICA E DO POTENCIAL DE CORROSÃO
THOMÁS BEDUSQUE VERDERESI 1; DIEGO JESUS SOUZA 2; GIOVANA C. RÉUS 3; IGOR
RODEGHIERO FERREIRA 4; MARCELO HENRIQUE FARIAS DE MEDEIROS 5
1 Graduando em Engenharia Civil, UFPR. ([email protected])
2 Engenheiro Civil, UFPR. ([email protected])
3 Engenheira Civil, UFPR. ([email protected])
4 Graduando em Engenheira Civil, UFPR. ([email protected])
5 Doutor em Engenharia Civil, UFPR. ([email protected])
RESUMO
A resistividade elétrica é um dos parâmetros dos quais possuem influência direta no
desenvolvimento da corrosão de armaduras de concreto armado. Pois, caracteriza a capacidade do
material em resistir à passagem de corrente, fundamentalmente relacionada à sua difusividade e sua
permeabilidade. O potencial de corrosão registra a diferença de potencial entre o sistema armadura-
concreto e o eletrodo de referência, sendo possível, deste modo, avaliar a probabilidade de corrosão
da armadura. O presente trabalho teve como objetivo avaliar a influência da resistividade elétrica no
potencial de corrosão, bem como, apresentar uma previsão de vida útil de Obras de Arte Especiais
localizadas na RMC (Região Metropolitana de Curitiba), com intuito de gerar um perfil do estado
de conservação das obras. Para medição de resistividade foi utilizado o método da Sonda Wenner,
enquanto o método de potencial de corrosão seguiu os critérios estabelecidos pela ASTM C 876. Os
resultados obtidos permitiram uma correlação entre a resistividade e o potencial de corrosão, e
mostraram ainda, que eles, intrinsecamente, se complementam, de modo que variáveis dependentes
do meio de exposição, como a carbonatação e a presença de íons cloreto, não mascarem o real
estado o elemento estudado.
Palavras-chave: Potencial de corrosão; Resistividade elétrica; Vida útil; Obras de arte especiais.
ABSTRACT
Electrical resistivity is an influential parameter in corrosion of steel-reinforced concrete,
characterizing its capacity to resist electrical current and it has an intrinsic relation to its
permeability and its diffusion capabilities, and corrosion potential shows the diference between
armed concrete and the measuring electrode making it capable to measure the corrosion probability.
This work has the objective to measure the influence of electrical resistivity in corrosion potential,
and make a life-cycle analysis of two viaducts located in the RMC (Região Metropolitana de
Curitiba). The methods utilized to measure electrical resistivity and corrosion potential were the
Wenner four-pin method and ASTM C 876 respectively. The results showed a correlation between
the two and the fact that they complete each other, allowing a measurement without external
interferences.
Key words: Potencial de corrosão; Resistividade elétrica; Vida útil; Obras de arte especiais.
INTRODUÇÃO
A corrosão de armaduras é um dos principais mecanismos de degradação que afetam
estruturas de concreto armado e protendido. É um processo espontâneo que ocorre no metal e o qual
é evitado, em princípio, pelo cobrimento de concreto que forma uma barreira física contra agentes
agressivos e pela proteção química devido à alta alcalinidade do concreto. As causas que podem
levar à corrosão das barras de aço estão diretamente ligadas com a ruptura ou perda dessa proteção
como a carbonatação, o ataque por cloretos e a aberturas de fissuras, dentre outros. É possível
observar a grande incidência de corrosão em estruturas de concreto armado brasileiras (Helene,
1992; Rocha, 2012).
Em estruturas de grande porte, como pontes e viadutos, as manifestações patológicas
causadas pela corrosão de armaduras são frequentes, como citado por Helene (1992). As manchas
de corrosão e desplacamento de cobrimento são os principais sintomas causadas pelo mecanismo da
corrosão.
O monitoramento e cálculo da vida útil é ainda mais importante para obras de arte especiais,
pois estes são pontos críticos dos sistemas de transporte rodoviário e ferroviário brasileiro. A
interdição destas estruturas acarreta perdas sociais, ambientais e econômicos. Nesse contexto, a
estimativa da vida útil, ou seja, a previsão do intervalo de duração das condições funcionais e
estruturais aceitáveis dessas obras, permitiria a implantação de um plano de manutenção preventiva,
bem como a priorização das atividades de manutenção e recuperação de obras.
O processo corrosivo é difícil de ser avaliado precocemente pois os sintomas da corrosão
aparecem depois de o processo já estar em estágio avançado. Diversas técnicas podem ser
empregadas para a avaliação da presença de corrosão ou ainda da proteção à corrosão nas
estruturas, como o ensaio de resistividade elétrica, ensaio de potencial de corrosão, ensaio de
migração de cloretos, profundidade de carbonatação, tomografia computadorizada, dentre outros.
No caso de inspeções de obras de arte especiais, devido às condições adversas do terreno e da
localização das obras, alguns ensaios possuem execução dificultada, acredita-se que seja um dos
motivos para as normas brasileiras de inspeções de pontes DNIT 010 e ABNT NBR 9452
priorizarem as inspeções visuais. Porém, no caso da identificação de processos corrosivos as
inspeções visuais se mostram falhas já que os identificam apenas em graus avançados.
Dessa forma, o presente trabalho estuda dois métodos de avaliação do processo corrosivo e
os aplica em inspeções de obras de arte especiais e em ensaios de laboratório, a resistividade
elétrica e o potencial de corrosão. A resistividade elétrica caracteriza a capacidade do concreto de
resistir à passagem de corrente elétrica no seu interior e está muito relacionada com a velocidade do
processo de corrosão das armaduras. Já o potencial de corrosão está relacionado com a relação
eletroquímica entre o concreto e o aço e permite mapear o potencial de corrosão ao longo de peças
estruturais, porém pode-se dizer que é apenas qualitativo e pode indicar apenas uma probabilidade
de que haja corrosão e não fornece dados sobre intensidade de corrosão ou velocidade.
No presente trabalho foram realizados ensaios de potencial de corrosão conforme prescreve
a norma ASTM C-876 e o de resistividade elétrica usando o método de Wenner ou método dos
quatro eletrodos, utilizados por Missau (2004) e Hoppe (2005), por exemplo, em corpos de prova
em laboratório e em 2 inspeções de viadutos localizados na região metropolitana de Curitiba-PR
com o objetivo de observar as relações entre os dois ensaios e calcular a estimativa de vida útil das
obras.
MATERIAIS E MÉTODOS
Este programa experimental envolve, de modo geral, dois ensaios como base para discussão
dos resultados, que são os de avaliação da resistividade elétrica, e determinação do potencial de
corrosão com eletrodo de referência. Deste modo, tornaram-se possíveis as medições de vida útil
com a determinação do período de propagação da corrosão nas armaduras das barras estudadas.
Materiais
Para o início deste estudo, os testes de calibração de equipamentos e de base para análise em
campo foram realizados em laboratório com a utilização de seis barras prismáticas de concreto
armado, tendo em vista o controle tecnológico quanto à elaboração dos mesmos, o que influi
diretamente no ruído estatístico da pesquisa. Tais prismas são produções excedentes de outros
trabalhos da universidade. Visando evitar o desperdício de materiais e, como as propriedades dos
blocos eram conhecidas, optou-se pelo uso dos mesmos. Os quatro elementos são identificados na
Tabela 1 juntamente com suas propriedades:
Tabela 1. Propriedades das barras prismáticas de concreto armado estudadas em laboratório.
Elemento Traço Consumo de
cimento
(kg/m³)
Resist. Comp.
(MPa)
Teor de
Cloretos
(%) c a b a/c
V1 1 1,08 1,92 0,43 540 50 0
V2 1 1,08 1,92 0,43 540 50 1
V3 1 1,6 2,4 0,5 421 41 1
V4 1 2,12 2,88 0,59 346 30 1
V5 1 2,12 2,88 0,59 346 30 0
V6 1 2,12 2,88 0,59 346 30 0
Vale ressaltar que os blocos possuíam aproximadamente 5 anos de idade, garantindo assim a
resistência desejada, inicialmente projetada. Vale ressaltar, que algumas das barras prismáticas,
pegas aleatoriamente, dentro de um universo com o dobro de elementos a serem selecionados,
apresentavam adição de cloreto de sódio em sua composição, o que, teoricamente deveria facilitar o
processo de corrosão para estes elementos. Outro fator, é que, alguns dos prismas já apresentavam
fissuração superficial, possivelmente causada pelo processo de corrosão das mesmas. Assim como,
dentre as quatro armaduras distribuídas dentro de um elemento de concreto, duas possuíam
cobrimento de 1 cm e duas possuíam cobrimento de 3 cm (Figura 1), portanto, foi possível avaliar
também, a influência do cobrimento das armaduras.
Figura 1. Representação esquemática dos corpos de prova prismáticos.
Resistividade
A resistividade elétrica do concreto varia com a permeabilidade e com o grau de ionização
do concreto. Alguns autores observaram que a velocidade de corrosão é inversamente proporcional
à resistividade do concreto e, por isso, pode ser considerado fator controlador da reação
eletroquímica (Cascudo, 1997).
A medida da resistividade é realizada por meio da leitura da corrente elétrica gerada por uma
diferença de potencial aplicada entre eletrodos colocados sobre a superfície ou embutidos no
concreto. Ela indica a habilidade relativa de um determinado meio em transportar correntes
elétricas. Quando os eletrodos não forem embutidos no concreto, a medida da resistividade pode ser
feita posicionando-se dois eletrodos em faces opostas do concreto ou utilizando quatro eletrodos
igualmente espaçados entre si, pressionados sobre uma das faces da amostra (Santos, 2006).
Dentre os métodos propostos de medição, destaca-se o de Wenner dos quatro eletrodos.
Originalmente era utilizado para solos e mais tarde foi adaptado para uso no concreto. O princípio
do ensaio consiste em induzir a passagem de corrente entre os eletrodos. Mede-se a diferença de
potencial entre eles e o valor da resistividade é calculado pelas equações (1) e (2) (Torres, 2011):
(1)
(2)
Sendo:
: resistividade calculada do concreto em ohm.cm;
R: resistência medida pelo instrumento, em ohm.
a: distância entre eletrodos em cm;
b: profundidade de penetração dos eletrodos na superfície, em cm.
A interpretação dos dados é realizada com base nos intervalos propostos pelo CEB 192
(1988), indicados na Tabela 2 (Rocha, 2012):
Tabela 2. Interpretação dos resultados de ensaio de resistividade (ROCHA, 2012).
Potencial de corrosão
O potencial de corrosão é um dos métodos eletroquímicos mais utilizados para monitorar e
avaliar a corrosão de armaduras. Nesse é feita uma avaliação qualitativa do processo de corrosão,
através de mapas de potencial de corrosão da estrutura, que revelam as áreas mais prováveis que o
processo de degradação ocorra (Rodriguez et al., 1994 apud Silva, 2010).
Segundo Rocha (2012), é comum que as medidas de potencial de corrosão sejam realizadas
utilizando um eletrodo de cobre/sulfato de cobre. Esse consiste em um tubo plástico ou de vidro e
seu interior é formado por uma haste de cobre imersa em uma solução aquosa saturada de sulfato de
cobre. A extremidade de contato do eletrodo é formada por uma ponta porosa, proporcionando,
assim, a continuidade elétrica do eletrodo de referência com o eletrodo de trabalho - sistema
aço/concreto. A Figura 2 apresenta um esquema de um eletrodo de referência de cobre/sulfato de
cobre.
Figura 2. Esquema de um eletrodo de referência de cobre/sulfato de cobre saturado (Gentil, 2003 apud Polito, 2006).
O método consiste em medir a diferença de potencial elétrico entre o aço da peça de
concreto armado em análise e um eletrodo de referência, capaz de manter seu potencial elétrico
estável. Ao conectar o eletrodo de referência e o eletrodo de trabalho (barra de aço do concreto)
surge um fluxo de elétrons da armadura em direção ao eletrodo de referência, mais nobre e com
potencial mais positivo, passando pelo voltímetro de alta impedância e indicando a intensidade da
diferença de potencial de eletrodo entre as semi-pilhas (eletrodo de referência e eletrodo de
trabalho). Para o fechamento do circuito é necessário uma interface condutiva entre o eletrodo de
referência e o eletrodo de trabalho (Figura 3) e isso é feito usando uma esponja saturada colocada
no contato elétrico entre o eletrodo de referência e a superfície do concreto (Cascudo, 1991 apud
Rocha, 2012).
Figura 3. Método de avaliação do potencial de corrosão ASTM C 876 (2009) apud Rocha (2012)
Como critério de avaliação do fenômeno da corrosão, a ASTM C-876 (2009) apresenta uma
correlação entre intervalos de potenciais e a probabilidade da ocorrência da mesma, conforme
apresenta a Tabela 3 (Pereira, 2006).
Tabela 3. Critérios de avaliação dos resultados obtidos de potenciais de acordo com a ASTM C 876 (Pereira, 2006).
Metodologia
A metodologia desenvolvida foi dividida em duas etapas, a primeira, para calibração dos
equipamentos, realizada em laboratório, na Universidade Federal do Paraná, em Curitiba/PR, em
barras prismáticas de concreto armado excedentes de outros trabalhos da universidade.
Vale ressaltar, que alguns dos prismas, pegos aleatoriamente, dentro de um universo com o
dobro de elementos a serem selecionados, apresentavam adição de cloreto de sódio em sua
composição, o que, em tese, deveria facilitar o processo de corrosão para estes elementos. O
objetivo dessas medições foi conhecer melhor o funcionamento dos equipamentos, o entendimento
de suas leituras e o estabelecimento da precisão das medidas.
As amostras de concreto armado foram todas saturadas antes da realização dos ensaios da
seguinte forma: despejava-se água em quantidade suficiente para formar uma lâmina d’água na
superfície do elemento, assim sendo, esperava-se 10 segundos e então se iniciava o mesmo processo
para saturação de outra face do mesmo elemento, isto se repetia para as demais faces. Após esta
pré-saturação das faces de um elemento, o método era realizado nas demais amostras, ao fim de
todas as barras prismáticas iniciava-se o processo, até uma repetição de cinco vezes para cada
elemento.
Assim sendo, primeiramente eram coletados os resultados de resistividade elétrica nas
quatro faces da amostra de acordo com os métodos dos quatro eletrodos, e, posteriormente as
leituras do potencial de corrosão nas armaduras seguindo os critérios estabelecidos pela a ASTM C-
876 (2009). Cabe ressaltar que foram efetuadas três leituras de potencial em cada barra de aço do
elemento de concreto armado com as distâncias de 5 cm, 20 cm e 35 cm do ponto de exposição da
armadura como indicado na Figura 4.
Figura 4. Representação esquemática dos pontos de leitura de potencial de corrosão.
A última etapa do trabalho consistiu na realização de leituras em quatro pilares de dois
viadutos localizados na região de Curitiba, situados na zona industrial da cidade. As medições
foram realizadas a uma altura de 15 cm do solo, tendo em vista que esta é uma região com alta
probabilidade de corrosão devido à absorção de umidade do solo pelo concreto. As leituras de
resistividade elétrica foram realizadas tanto com o elemento saturado quanto seco. O processo de
saturação do pilar de concreto armado foi o mesmo utilizado nas amostras em laboratório.
Apresentação e escolha das obras de arte especiais estudadas
As obras em questão são dois viadutos da rodovia BR-277, localizadas em Curitiba,
compondo o chamado Contorno Sul do município, onde há um intenso tráfego de cargas pesadas.
Nomeadas nos arquivos nos projetos de engenharia do DNIT como Viadutos da Estaca 640, a
natureza da transposição é a passagem sobre a Rua Ciro Pereira. De acordo com registros
encontrados foram construídas no ano de 1977, sendo assim possuem 38 anos. Durante sua vida útil
passaram por obras de manutenção. Possuem comprimento de 50,0 metros de comprimento e
largura total de 12,5 metros, duas pistas com sentido único de tráfego, acostamento e barreiras de
concreto. Seus sistemas estruturais característicos são viga caixão de concreto protendido e são
moldadas no local.
A classe de agressividade ambiental foi classificada como nível II de acordo com a NBR-
6118/2014, meio urbano. De acordo com memorial de cálculo encontrado, classe é 36 de acordo
com a norma ABNT NB 6/1960, vigente na época do projeto, ou seja, veículo tipo de projeto foi de
360 kN, a norma atual ABNT NBR 7188/2013 estabeleceria para uma obra com essa configuração a
classe 45, ou seja, veículo tipo de projeto de 450 kN. A seguir são apresentadas algumas imagens
que compõe o registro fotográfico das inspeções. A identificação utilizada pelo DNIT e também no
presente trabalho, para identificar cada um dos viadutos é 83.a e 83.b, de acordo com as Figuras 5, 6
e 7.
Figura 5. Imagem de satélite, com identificação das obras. (Google Earth, 2012.)
Figura 6. Vista Geral, viaduto 83.a.
Figura 7. Vista Geral, viaduto 83.b.
Região Metropolitana de Curitiba
Cidade Industrial de Curitiba (C.I.C.)
83.b
83.a
Determinação da vida útil para as obras de arte especiais
A determinação da vida útil das estruturas estudadas se ateve a previsão de deterioração do
elemento a partir da detecção da alta probabilidade de corrosão da armadura dos pilares. Ou seja, a
partir do momento em que foi detectado o inicio da corrosão, com probabilidade acima de 50%,
segundo os métodos de potencial de corrosão, foi calculado o período de propagação da corrosão
até o ponto de perda de 10% da seção da armadura com a equação (3), conforme Andrade (2004)
C
xTp
lim
(3)
Onde:
Tp = Período de propagação (anos)
xlim = Valor limite de perda de seção (cm)
= resistividade elétrica do concreto (k.cm)
C = constante = 3.104 (A/cm².k.cm)
ANÁLISE E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS
Resistividade elétrica nos ensaios em laboratório
A corrosão está associada à exposição do metal num meio no qual
existem moléculas de água, juntamente com movimentos eletroquímicos, num meio condutor. Deste
modo, a resistividade eléctrica, que é uma medida da oposição de um material ao fluxo de corrente
eléctrica, é de extrema relevância, pois, quanto mais baixa for a resistividade, mais facilmente o
material permite a passagem de uma corrente, ou seja, esta mensuração caracteriza se o concreto
facilita, ou não, o processo de corrosão, em termos de movimentação de elétrons entre componente
de redução e componente oxidante. A Tabela 4 mostra os resultados obtidos.
Tabela 4. Resultados obtidos com as leituras de resistividade elétrica.
RESISTIVIDADE ELÉTRICA
Elemento Face Resultado (kcm Elemento Face Resultado (kcm
V1
F1 32,3
V4
F1 5,7
F2 36,5 F2 6,4
F3 33,2 F3 6,1
F4 30,8 F4 5,9
Média 33,2 Média 6,0
V2
F1 14,3
V5
F1 9,1
F2 18,1 F2 9,9
F3 17,6 F3 10,5
F4 12,8 F4 9,0
Média 15,7 Média 9,6
V3
F1 11,9
V6
F1 8,5
F2 10,6 F2 5,3
F3 9,3 F3 8,9
F4 11,4 F4 9,9
Média 10,8 Média 8,2
Assim sendo, os resultados mostram que as leituras realizadas na amostra V1, apresentaram
a maior resistividade à corrente elétrica, portanto, estariam, em primeira estância, proporcionando
maior proteção às barras de aço quanto à corrosão. Resultado oposto obtido pela amostra V4 que
apresentou a menor resistividade, ou seja, possui menor proteção às barras de aço por possuir,
consequentemente, uma maior condutividade, esta que é inversamente proporcional ao valor
mensurado.
A Tabela 5 apresenta a variação da resistividade entre as amostras testadas em função do
melhor resultado obtido, ou seja, V1.
Tabela 5. Variação da resistividade elétrica entre as amostras testadas.
Elemento
Resistividade
média
(kcm)
Variação
V1 33,2 0%
V2 15,7 53%
V3 10,8 67%
V4 6,0 82%
V5 9,6 71%
V6 8,2 75%
A seguir, serão discutidas, detalhadamente, as variáveis relacionadas a cada uma das
amostras, que estão relacionadas intrinsecamente aos resultados obtidos.
- Composição do concreto (Traço e Relação água/cimento): A relação água/cimento e o traço do
concreto possuem influência direta nas características do concreto, como por exemplo, resistência
mecânica e propriedades ligadas à durabilidade. E, para a resistividade elétrica isto também ocorre,
pois uma elevada relação a/c e um baixo consumo de cimento podem aumentar significativamente a
rede de poros, e, até mesmo a interconectividade entre os mesmos, o que, entre outros fatores,
permite uma passagem de corrente de forma mais simplificada. E os resultados obtidos mostram
uma tendência semelhante à afirmação supracitada, ou seja, quanto maior a relação a/c e mais pobre
é o traço menor foi a resistividade elétrica do concreto.
Observando os resultados de V1, V5 e V6 que, são amostras que não possuem adição de
cloretos, torna-se possível uma melhor avaliação da influência do traço e da relação a/c nos
resultados de leituras de resistividade elétrica. Neste caso, V1 possui a menor relação a/c e é o traço
mais rico em cimento, ao mesmo tempo, apresentou o melhor resultado dentre todos os observados,
já as amostras V5 e V6, que tiveram resultados semelhantes entre si, todavia, apresentaram uma
queda de 71% e 75%, respectivamente, quanto à resistividade em comparação com a amostra V1.
Isto mostra que o aumento da relação água/cimento e a consequente diminuição do consumo de
cimento do traço deixam o concreto mais permeável e tangível à baixa resistividade. Isso ocorre
porque de um lado têm-se o aumento da porosidade devido ao elevado a/c e, do outro, um possível
aumento da interconectividade dos mesmos, juntamente com o aumento também da porosidade,
devido ao baixo consumo de cimento e, consequentemente, um menor teor de partículas finas que
enriquecem o empacotamento das mesmas. Portanto, vê-se que a relação a/c e o traço do concreto,
possuem influência direta nos resultados obtidos quanto à resistividade elétrica.
- Teor de cloretos (Cl-): Os resultados mostram que a adição de cloretos no concreto influência
diretamente os resultados, pois, amostras que continham cloretos apresentaram diminuição na
resistividade elétrica, e isto fica mais evidente quando comparado os resultados entre V1 e V2,
assim como de V4, V5 e V6. Sendo que V1 e V2 possuem o mesmo traço e mesma relação a/c,
cabendo a única diferença entre estas duas amostras, a adição de 1% de cloreto em relação à massa
de cimento em V2. O mesmo ocorre com V4, V5 e V6, que possuem a mesma composição quanto
ao traço e relação a/c, porém, V4, assim como V2, possui adição de 1% de cloreto em relação a
massa de cimento do traço.
Estes resultados estão compatíveis com a afirmação de Andrade (2004), cuja autora afirma
que a contaminação por íons cloretos reduz a resistividade elétrica, pelo fato de o íon influenciar na
condutividade de soluções alcalinas, como as presentes nos poros do concreto.
Potencial de corrosão
Os dados relativos ao potencial de corrosão estão resumidos na Tabela 6. Pode-se inferir que
os fatores que favoreceram uma maior resistividade geraram, consequentemente, uma menor
condutividade elétrica, assim sendo, influem diretamente, também nos resultados de potencial de
corrosão.
Tabela 6. Resultados de potencial de corrosão com o eletrodo de cobre/sulfato de cobre.
POTENCIAL DE CORROSÃO
Elemento Armadura Cobrimento
(cm)
Resultado
5 cm 20 cm 35 cm
V1
A1 3 -34 -22 -32
A2 3 - - -
A3 1 -95 -105 -98
A4 1 -120 -115 -125
V2
A1 3 -69 -88 -81
A2 3 -151 -172 -180
A3 1 -285 -280 -270
A4 1 -215 -217 -204
V3
A1 3 -230 -240 -167
A2 3 -255 -256 -211
A3 1 -360 -295 -263
A4 1 -340 -309 -270
V4
A1 3 -280 -274 -214
A2 3 -350 -346 -318
A3 1 -329 -360 -350
A4 1 -350 -430 -380
V5
A1 3 -230 -255 -245
A2 3 -208 -218 -211
A3 1 -241 -265 -275
A4 1 -256 -281 -295
POTENCIAL DE CORROSÃO
Elemento Armadura Cobrimento
(cm)
Resultado
5 cm 20 cm 35 cm
V6
A1 3 -134 -146 -125
A2 3 -133 -130 -132
A3 1 -174 -164 -164
A4 1 -116 -146 -140
Observa-se que a amostra V1, a qual apresentou a maior resistividade elétrica possui uma
menor condutividade elétrica, consequentemente, uma menor corrente foi lida pelo eletrodo, assim
sendo, um baixo potencial de corrosão, conforme o esperado, com todas as suas leituras se
enquadrando no intervalo que há menos de 10% de probabilidade de corrosão das armaduras. Já a
amostra V4 obteve 3 resultados entre os 12 que estão no intervalo com mais de 90% de
probabilidade de corrosão de amostras, sendo o pior dentre os resultados obtidos. Pode-se sintetizar
a discussão feita no item anterior, adaptada para a condutividade elétrica nos seguintes itens abaixo:
- Composição do concreto (Traço e Relação água/cimento):
Elevadas relações a/c com baixos consumos de cimento geram traços mais pobres e
concretos mais porosos e, portanto, com maior potencial de corrosão
V1 possui a menor relação a/c e o traço mais rico em cimento, apresentando o melhor
desempenho.
- Teor de cloretos (Cl-):
A adição do íon Cl-, juntamente com a presença de umidade, facilita a propagação dos
elétrons, portanto, aumentando a condutividade elétrica;
V4 tem o mesmo a/c que V5 e V6 e apresenta valores de potencial de corrosão muito
superiores pois possui adição de cloretos enquanto V5 e V6 não apresentam;
V1 e V2 também possuem o mesmo a/c, no entanto V2, que possui adição de cloretos,
também apresenta valores superiores de potencial devido à presença dos íons também.
É válido notar que o cobrimento influência na leitura dos valores de potencial de corrosão.
Observa-se que na maioria das amostras estudadas, os valores com menores cobrimentos são os que
possuem mais potencial, enquanto os que possuem maior cobrimento possuem menos
condutividade elétrica, compatível com o resultado da resistividade elétrica.
Resistividade elétrica nos ensaios em campo
A partir da análise dos resultados obtidos, conforme os critérios propostos pelo CEB 192,
observa-se que os pilares numerados com o número 2 dos viadutos inspecionados apresentam risco
alto de corrosão, já o pilar 3 apresenta risco muito alto de corrosão. Os resultados são apresentados
na Tabela 7.
Tabela 7. Resultados dos ensaios de resistividade elétrica.
VIADUTO 83.A VIADUTO 83.B
Pilar Resist. Elétrica (kcm) Pilar Resist. Elétrica (kcm)
P2 67 P2 59
P3 42 P3 16,3
Vale comentar que as leituras de resistividade elétrica foram coletadas na face externa dos
pilares em questão, ou seja, regiões com probabilidade alta de interferência das intempéries, como
contato direto com chuva, sol, etc. A partir disso, algumas discussões podem ser levantadas:
- Pilar P2 e P3, viaduto 83, e, Pilar P2 viaduto 83.b: estes elementos estudados, inicialmente, não
apresentavam nenhuma manifestação patológica, como fissuras, desplacamento, manchamento,
entre outros, os poucos danos que apresentavam eram superficiais, como por exemplo,
descascamento da pintura (Figura 8), apresentavam também, cobrimento de aproximadamente 35
mm. Estes resultados, quando comparados com os obtidos em laboratório, trazem a impressão de
possuírem uma resistividade significativamente superior, o que, de fato são. Logo, considera-se que
o concreto possui uma qualidade muito superior, mas, é verdade também que a resistividade elétrica
pode ser influenciada pela presença de carbonatação, que colmatam os poros do concreto,
interferindo diretamente no percurso da corrente elétrica.
Figura 8. Região estudada do Pilar P2 do viaduto 83.a.
- Pilar P3 viaduto 83.b: este elemento estrutural apresentou, dentre os estudados, o pior resultado de
resistividade elétrica, portanto, com maior condutividade. Mas cabe comentar que o pilar P3
apresentava fissuração mapeada, causada por fogo localizado no pé do pilar, conforme a Figura 9.
Figura 9. Região do Pilar P3 do viaduto 83.b com fissuração mapeada.
Assim sendo, esta manifestação patológica pode ter interferido diretamente nos resultados,
pois a mesma era localizada na região onde as leituras foram realizadas. As fissuras, além de
permitir a percolação de água e umidade mais facilmente para o interior da estrutura, também
facilitam o percurso da corrente elétrica, assim como, demais agentes de deterioração.
Potencial de corrosão nos ensaios em campo
Conforme os critérios de avaliação da norma ASTM C 876, os resultados obtidos nos
ensaios no viaduto 83.a são demonstrados na Tabela 8.
Tabela 8. Resultados do ensaio de potencial de corrosão no viaduto 83.a.
83. a
PILAR COTA
(cm)
POTENCIAL DE CORROSÃO
(mV)
P2
0 -80
50 -15
100 -30
150 -41
P3
0 -50
50 -37
100 -55
150 -57
Os resultados mostram que as armaduras dos pilares testados estão com resultados
superiores a -200 mV, portanto, com probabilidade de corrosão abaixo de 10%, deste modo, no
presente trabalho tomou-se como decisão, que estes pilares estão seguros quanto à corrosão de
armaduras, até o presente momento.
Já os pilares do viaduto 83.b apresentaram pontos nos quais a probabilidade de corrosão está
entre acima de 90% por apresentarem resultados inferiores a -350 mV, conforme demonstrado com
a Tabela 9.
Tabela 9. Resultados do ensaio de potencial de corrosão no viaduto 83.b.
83. b
PILAR COTA
(cm)
POTENCIAL DE CORROSÃO
(mV)
P2
0 -500
50 -115
100 -200
150 -50
P3
0 -450
50 -130
100 -100
150 -50
Previsão de Vida útil das Obras de Arte Especiais estudadas
Como comentado na metodologia do presente trabalho, apenas foram calculadas as
previsões de vida útil dos elementos que apresentaram uma probabilidade maior que 50% de
corrosão, assim sendo, apenas aquelas que apresentaram leituras de potencial de corrosão abaixo de
-200 mV, portanto, apenas P2 e P3 do viaduto 83.b, conforme apresentado na Tabela 10.
Tabela 10. Resultados de previsão de vida útil para elementos que apresentaram mais que 50% de probabilidade de
corrosão.
Elemento Resistividade
média (cm)
Vida Útil
(anos)
P2 83.b 59,0 25,23
P3 83.b 16,3 6,97
Com os resultados obtidos, observa-se um valor crítico quanto à durabilidade do pilar P3 do
viaduto 83.b, pois o concreto apresenta baixa resistividade elétrica e alta probabilidade de corrosão,
assim sendo, a manutenção deste elemento torna-se crucial para bom desempenho da estrutura
como um todo.
Cabe ressaltar ainda, que este pilar, conforme demonstrado anteriormente, apresenta
fissuração mapeada devido a um ponto de incêndio, o que facilita a permeação de umidade que é
crucial para a propagação da corrosão, pois essa funciona como eletrólito para os pontos que atuam
como agente redutor e oxidante.
Já o pilar P2, apresentou um tempo de vida útil quanto à perda de seção ocasionada pela
corrosão de aproximadamente 25 anos, o que pode ser considerado um valor bom, todavia, deve-se
ater ao fato de que o pé deste pilar apresentou uma elevada probabilidade de corrosão, portanto,
torna-se interessante uma manutenção de forma preventiva a este elemento, o que, em condições
gerais, aumentará sua vida útil, e atuando de forma preventiva, o custo desta interação, torna-se
menor. Além disso, é importante destacar que 25 anos de vida útil para uma obra de arte que é de
uso de toda a sociedade não é tanto tempo assim, de modo que estender a vida de serviço deste tipo
de obra é uma tomada de decisão inteligente em termos de beneficiamento da sociedade que usa as
pontes e viadutos.
CONSIDERAÇÕES FINAIS
A aplicação dos ensaios em inspeções de obras de arte especiais se mostra pertinente, pois,
para que haja um planejamento de manutenção e recuperação de longo prazo destas obras, é
necessário um método eficaz de estimativa de vida útil de cada obra do sistema. Assim sendo, a
conclusão do presente trabalhoestá dividida em cinco partes, as duas primeiras destinadas às
características intrínsecas ao concreto de modo geral, e, as demais, quanto à previsão de vida útil:
A presença de íons cloretos influi na diminuição da resistividade e aumento da
condutividade elétrica, assim como, no aumento da probabilidade de corrosão das
armaduras;
A composição do concreto, como traço e relação água/cimento, são de extrema importância
quanto à corrosão, ou seja, uma diminuição dos espaços vazios, com uma menor relação a/c,
um teor mais elevado de cimento e finos, melhoram na proteção das armaduras, pois,
dificultam a conditibilidade tornando o concreto mais resistivo;
O pilar 3 do viaduto 83.b estaria, segundo o método utilizado, com seção de armadura
extremamente comprometida dentro de aproximadamente 7 anos. Se tratando de um viaduto
que se caracteriza como um ponto importante de tráfego e com o objetivo de estender sua
vida útil, seriam necessárias algumas medidas para a mitigação do processo corrosivo.;
Como contribuição para os gerenciadores de obras de artes especiais, a estimativa auxiliaria
nos processos de tomada de decisão. Ou seja, seria uma ferramenta para a solução do
problema econômico presente também no gerenciamento dos sistemas de transporte.
Vale ressaltar que a corrosão de armaduras, apesar de ter grande incidência em obras de
concreto armado e poder provocar danos críticos às estruturas, não é o principal foco das inspeções
realizadas atualmente, há manifestações patológicas que são mais nocivas, principalmente
relacionados à insuficiência estrutural. Porém, pode-se dizer que para que os processos de
gerenciamento evoluam, as análises executadas também devem ser mais minuciosas. Por fim,
tratando-se de uma Obra de Arte Especial, como as estudadas, que são de uso de toda a sociedade,
quando se age, em função de estender a vida de serviço trata-se de uma tomada de decisão
inteligente em termos financeiros e de beneficiamento da sociedade que usa as pontes e viadutos.
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