Fonte:TUTIKIAN, Bernardo. Prova comentada: Diagnosticar e recuperar. Revista Téchne.

São Paulo; edição 203; p. 45, fev. 2014.

Fonte: ARAÚJO, Adriana; PANOSSIAN, Zehbour. Resistividade elétrica do concreto na avaliação

do risco de corrosão nas estruturas atmosféricas. TÉCHNE. São Paulo; edição 200, p.66-68, jul.

2013.

Resistividade elétrica do concreto na avaliação do risco de corrosão nas estruturas atmosféricas

Parâmetro é importante para indicar o grau e a distribuição de umidade no concreto, a presença de íons cloreto e a taxa de corrosão da armadura

Não é raro observar a deterioração prematura das estruturas atmosféricas de concreto armado, como

pontes, viadutos, píeres e prédios, devido à corrosão das armaduras. Frequentemente, a corrosão é

resultante da presença de teores críticos de íons cloreto no concreto ou do abaixamento do seu pH

devido a reações com compostos presentes no ar atmosférico, especialmente o dióxido de carbono

(reações de carbonatação) (Glass, 2003).

Usualmente, o risco de corrosão é avaliado quando da realização de inspeções visuais periódicas que

verificam o estado de conservação das estruturas. Na maioria das vezes, esta inspeção consiste do

exame visual detalhado da superfície do concreto. Com base na gravidade das patologias observadas,

bem como no conhecimento da agressividade ambiental, das características e do histórico da estrutura,

outras técnicas são também aplicadas. Dentre elas, destaca-se a medida elétrica da resistividade do

concreto que é associada à medida eletroquímica do potencial de corrosão e/ou da taxa de corrosão das

armaduras para a avaliação do risco de sua corrosão.

A resistividade elétrica é o inverso da condutividade elétrica, podendo ser definida como uma

propriedade física do concreto que indica a sua resistência à passagem de corrente elétrica (Zaccardi et

al., 2009). Além disto, é um parâmetro importante para indicar o grau e a distribuição de umidade no

concreto, a presença de íons cloreto e a taxa de corrosão da armadura (Bertolini et al., 2004; Schiessl;

Weydert, 1996). Sendo assim, pode-se dizer que a resistividade do concreto está relacionada com a

vida útil das estruturas. Na etapa de iniciação, a sua medição, no decorrer do tempo, pode indicar

alteração da umidade do concreto e, indiretamente, a penetração de íons cloreto e, na etapa de

propagação, a intensidade da corrosão da armadura (Zaccardi et al., 2009; Polder, 2001).

Adriana de Araujo

Pesquisadora do Laboratório de Corrosão (LCP) e Proteção do Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT)

aaraujo@ipt.br

Zehbour Panossian

Diretora de Inovação do IPT

zep@ipt.br

As características físicas e químicas do concreto têm grande influência na resistividade elétrica do

concreto. Cita- se a permeabilidade do concreto que determina o transporte de diferentes agentes na

rede de poros interconectados da matriz de cimento, em destaque a mencionada penetração da água

(contaminada ou não com íons) (Glass, 2003; Nagi; Whiting, 2004). Quanto maior é a penetração da

água, maior será o grau de umidade do concreto (também descrito na literatura como grau de

saturação). Este grau controla a resistividade elétrica do concreto de cobrimento da armadura

(Enevoldsen et al., 1994). Quanto maior é o grau de umidade do concreto, menor será a sua

resistividade elétrica, ou seja, mais facilitado é o fluxo da corrente elétrica no mesmo.

Cita-se que as estruturas atmosféricas estão expostas a diferentes condições ambientais que propiciam

a umidificação do concreto. O transporte da água e de seus vapores sempre ocorre quando há um

gradiente de umidade entre o ambiente e o concreto e com a sua exposição à água pluvial. Quanto

maior é a duração do período de exposição à água pluvial, maior pode ser a quantidade de água que

penetra para o interior do concreto (Andrade et. al, 1999).

A intensidade da corrosão das armaduras está diretamente relacionada com a umidade do concreto, ou

seja, com a sua resistividade elétrica (Andrade et al., 1999; Gulikers, 2005). Um grau crítico de umidade

é fundamental para o início da corrosão da armadura. As reações de corrosão só ocorrem quando a

superfície da armadura está em contato direto com a fase líquida do concreto, ou seja, com a solução

aquosa eletrolítica que preenche a rede de poros e capilares. Além disto, o aumento da umidade resulta

no aumento da área de armadura em contato com a solução aquosa e favorece a dispersão dos

produtos de corrosão formados na superfície do aço, sendo que ambos podem acelerar a taxa de

corrosão (Feliu et al, 1989).

Para a corrosão, também é fundamental a presença de oxigênio dissolvido na solução eletrolítica. Em

geral, assume- se que o oxigênio controla o processo de corrosão em concreto, devido ao seu acesso

lento até a superfície da armadura. No entanto, em estruturas atmosféricas nem sempre isto é válido,

podendo o processo de corrosão ser controlado pela resistividade elétrica do concreto (Alonso et al.,

1988).

Como exemplo prático da influência da água e do oxigênio, cita-se que a taxa de corrosão da armadura

é insignificante quando o concreto está muito seco (pouco eletrólito), mesmo havendo o livre acesso do

oxigênio na sua superfície. No caso de um concreto saturado (máximo volume de umidade), a taxa de

corrosão também é muito lenta, devido à restrição do acesso de oxigênio dissolvido no eletrólito. No

entanto, caso o concreto esteja úmido, mas não saturado, espera-se um processo intenso de corrosão

(Schiessl; Weydert, 1996; Polder, 2001).

Uma célula de corrosão eletroquímica é esquematizada na figura 1. Nela, são apresentadas,

simplificadamente, as reações indicadas na literatura como representativas do processo de corrosão do

aço-carbono em concreto. Na região anódica, ocorre oxidação do metal (Fe → Fe2+ + 2e) e, na

catódica, redução do oxigênio dissolvido no eletrólito (O2 + 2H 2O + 4e- → 4OH-). Entre estas regiões,

há formação de um circuito elétrico: no metal há condução de corrente elétrica de natureza eletrônica

e, na solução de água de poro (eletrólito), condução de corrente elétrica de natureza iônica e, na

interface metal/ meio, corrente elétrica decorrente das reações de transferência de cargas.

Conforme mostra a figura, na solução, a condução de corrente elétrica iônica é função da

movimentação de íons livres (partículas com carga elétrica). A medida da resistividade elétrica indica

exatamente a resistência do concreto ao fluxo da corrente elétrica iônica gerada por esta

movimentação. Quanto menor é a resistividade elétrica do concreto, mais facilitado será este fluxo e,

assim, mais propensas as armaduras estão à corrosão (Sadowshi, 2010). Na prática, diz-se que a

corrosão é quase certa quando a resistividade elétrica do concreto é baixa e a armadura está

despassivada.

Diferentes fatores interferem no fluxo da corrente elétrica iônica. Como exemplo, cita-se a temperatura

da solução de água de poro. O seu aumento facilita a mobilidade dos íons (Polder, 2001; Nagi; Whiting,

2004). Segundo estudo de Schiessl e Weydert (1996), um aumento em torno de 10 °C é suficiente para

reduzir a resistividade elétrica do concreto em 50 %, enquanto uma diminuição da mesma ordem de

grandeza (-10 °C) dobra a resistividade (100 %).

Figura 1 - Esquema de célula de corrosão eletroquímica

O tipo de íon presente na solução também interfere no fluxo de corrente elétrica no concreto. Os íons

de alta mobilidade, como é o caso dos íons cloreto, intensifica a corrente iônica, acelerando a corrosão

do aço-carbono (Broomfield; Millard, 2002). Por outro lado, a carbonatação do concreto tem efeito

inverso ao dos íons cloreto, pois as suas reações resultam na formação de sais de carbonato de cálcio

insolúveis que aumentam a densidade do concreto e tornam a água de poro mais diluída (Bertolini et

al., 2004). Consequentemente, a resistividade elétrica do concreto aumenta.

Resistividade elétrica do concreto e medidas eletroquímicas de corrosão

Alonso e colaboradores (1988, 1989) mostraram, há décadas, que a resistividade elétrica do concreto

está relacionada com a taxa de corrosão da armadura. Uma série de ensaios apontou um aumento

expressivo da taxa de corrosão quando a resistividade elétrica do concreto era baixa. Outros estudos

(González et al., 2004; Glass et al., 1991; Schiessl; Weydert, 1996, Enevoldsen et al., 1994, Hunkeler,

1996) apontaram a mesma correlação.

Broomfield e Millard (2002) ressaltam que a correlação da taxa de corrosão com a resistividade elétrica

do concreto somente é valida se a medida desta última for feita com exatidão. Outra ressalva é para o

caso de concreto muito úmido ou muito seco, condição em que a correlação entre as técnicas não se

aplica. Enevoldsen et al. (1994) mostraram, por meio do embutimento no concreto de aparato

específico de medição do grau de sua umidade, que a taxa de corrosão diminui quando a umidade do

concreto é muito elevada, maior do que 80%. A partir deste valor, Hunkeler (1996) observou uma

drástica queda da resistividade elétrica do concreto. Nesta condição, a taxa de corrosão é governada

pela já mencionada concentração do oxigênio dissolvido que é menor em concreto muito úmido. No

caso do concreto muito seco, a taxa de corrosão cai drasticamente devido à mencionada ausência de

água.

Broomfield e Millard (2002) também descrevem que é possível identificar locais de possível corrosão

intensa (taxa elevada) e, também, avaliar a severidade da situação constatada em campo com a

associação da medida da resistividade com a do potencial de corrosão. Segundo estes autores, isto é

válido tanto para medições pontuais de potencial de corrosão como para aquelas que abrangem áreas

maiores (mapeamento de potencial). Além disto, ressalta-se que esta associação é importante devido à

conhecida influência do grau de umidade do concreto nos valores de potencial, conforme critérios da

ASTM C876. Segundo estudos de González e colaboradores (2004) múltiplos fatores condicionam os

valores de potencial, sendo a sua associação com outras medidas, como a da resistividade elétrica do

concreto, necessária para a total credibilidade dos resultados obtidos em campo.

O exposto está de acordo com a vivência em campo das autoras. A medida da resistividade elétrica do

concreto é usualmente realizada para complementar a do potencial de corrosão das armaduras na

avaliação do risco de corrosão. Com o conhecimento da resistividade do concreto é facilitada tanto a

análise dos resultados, como também a identificação das regiões com corrosão em curso e

potencialmente propensas à corrosão severa (taxa de corrosão elevada). Com base nos resultados

obtidos e no exame visual da armadura, outros ensaios são realizados em campo e em laboratório. Com

base nestes ensaios e nos obtidos na inspeção visual dos elementos da estrutura é possível não

somente avaliar o risco de corrosão, como também determinar o seu estado de conservação.

Outras aplicações da medida da resistividade

Além da avaliação do risco corrosão, outros processos de degradação, em que o grau de umidade do

concreto tem impacto significativo, como na reação álcalis- agregado e no ataque de sulfatos ao

concreto, também podem fazer uso da técnica de medição da resistividade elétrica do concreto (ACI,

2010).

Além disso, esta técnica pode ser aplicada para avaliar o desempenho de estruturas recuperadas

(Hunkeler, 1996), a eficiência da proteção catódica ou do processo de dessalinização ou da

realcalinização do concreto (Nagi; Whiting, 2004; Polder, 2001). Além disto, cita- se o seu uso na

caracterização do concreto, inclusive na avaliação do ingresso de íons cloreto (Nagi; Whiting, 2004;

Andrade; D´Andrea, 2011).

Normalização

Conforme a literatura consultada, há normalização (AASHTO TP95, 2011) para avaliar o ingresso de

íons cloreto no concreto com uso da técnica de medição da resistividade do concreto. Quanto ao seu

uso na avaliação do risco de corrosão das armaduras, somente foi recuperada a recomendação técnica

Rilem TC 154-EMC (Polder, 2000).

Sabendo-se da limitação de normalizações, é importante que as medidas de resistividade elétrica

sejam feitas com base nessa recomendação e em estudos disponíveis na literatura. Cita-se que as

principais técnicas e os critérios de avaliação dos resultados obtidos em medições em campo na

avaliação do risco de corrosão são temas de artigo posterior.

Agradecimento

Andreza Milham e Ana Lúcia A. de Souza pela recuperação de artigos e Andrezza P. Correa pela

elaboração de desenho.