Oswaldo Cascudo

7/22/2019 Oswaldo Cascudo

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III Seminrio Internacional sobreDurabilidade e Desempenho dasEstruturas de Concreto

Prof. Oswaldo Cascudo/UFG 1

DISCUSSO DEDISCUSSO DECRITRIOS PARA OCRITRIOS PARA OAUMENTO DA VIDAAUMENTO DA VIDATIL DE ESTRUTURASTIL DE ESTRUTURASDE CONCRETODE CONCRETO

Oswaldo CascudoGECON/EEC/UFG

III Seminrio Internacional sobre Durabilidade e Desempenho das Estruturas de Concreto

Durabilidade sob o ponto de vistaDurabilidade sob o ponto de vistado Desempenhodo Desempenho -- SistmicoSistmico

Parmetros para a classificao da agressividade ambiental(concentrao de CO2, concentrao de partculas do aerosol marinho,taxa de deposio de cloretos, presena de gases cidos, etc.);

Estudo das propriedades do concreto ligadas aos mecanismos detransporte (difuso de Cl- e CO2, absoro de gua, permeabilidade agases e lquidos, migrao inica, etc.);

Relao entre agressividade ambiental X caractersticas do concreto Xmecanismos de transporte MODELOS DE VIDATIL;

Correlao (quando possvel) dos parmetros cientficos de transportecom parmetros ou propriedades de controle do concreto (fck, relaogua/cimento, relao gua/aglomerante, espessura de cobrimento,massa especfica, ndice de vazios, etc.).


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DURABILIDADE DAESTRUTURA DE CONCRETOREGRA DOS 4C

Composio ou trao do concreto;

Compactao ou adensamento efetivo doconcreto na estrutura;

Cura efetiva do concreto na estrutura;Cobrimento ou espessura do concreto de

cobrimento das armaduras.

Composio ou trao do concreto;

Compactao ou adensamento efetivo doconcreto na estrutura;

Cura efetiva do concreto na estrutura;Cobrimento ou espessura do concreto de

cobrimento das armaduras.

Proteo fornecida ao ao peloProteo fornecida ao ao peloconcretoconcreto

Armadura protegida dacorroso

Alcalinidade pH 12,5

Passivao

Impossvel a dissoluo

Camada de xido(microscpica)


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Diagrama de Equilbrio Termodinmicodo Sistema Fe-H2O a 25oC Diagrama de Pourbaix

Camada deCamada de PassivaoPassivao

Caractersticas:

muito aderente ao ao

invisvelcompacta

insolvel

bastante delgada(espessura 10-3 a 10-1m)


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Camada de passivaoCamada de passivao Composio:Composio:

Passivao plena:

Fe3O4 (magnetita) ao -Fe2O3

Semi-passivao: estrutura interfacial dupla Camada mais interna xido de ferro Camada mais externa

FeOOH (goetita) + xidode ferro

Iniciao da Corroso

Queda do pH do concretoCarbonatao

Lixiviao

Ataque por solues cidas

Ao de cloretos


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CARBONATAOCARBONATAODO CONCRETODO CONCRETO

FRENTE DE CARBONATAO

pH < 9

pH > 12

COBRIMENTO

CO2

2.3CARBONATAOC

OMO

AGENTEDA

CORROSO

(Castro, 2002)


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MECANISMO DAMECANISMO DA

CARBONATAOCARBONATAO Dissoluo do CO2 na soluo do poro

CO2 + 2OH- CO32- + H2O

Dissoluo do Ca(OH)2Ca(OH)2 Ca2+ + 2OH-

Formao do carbonato de clcio

Ca2+ + CO32- CaCO3

OBS:pH do concreto 12,5 a 13,5pH crtico (despassivao) 11,5 a 11,8pH de precipitao do CaCO3 8,3 a 9,0

Medida da Frente de Carbonatao


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VELOCIDADE DE CARBONATAO

tke2

CO2

CO =

MODELAGEM

Onde:

eCO2 = espessura carbonatada;t = tempo;kCO2 = constante (3 - 5 mm/ano1/2).

Exerccios de Vida til

22

2

'.)(

)(

2

2 ekk

e

tCO

CO ==

Exemplos:

P/ e = 5 mm t 1,6 anos

P/ e = 10 mm (2x) t 6,25 anos (4x)

P/ e = 15 mm (3x) t 14,1 anos (9x)

P/ e = 20 mm (4x) t 25 anos (16x)

Funo doquadrado daespessura

2)(1'

2COk

k =

Onde:

KCO2 = 4 mm/ano1/2


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AO DOSAO DOSCLORETOSCLORETOS

Formas de ocorrncia doscloretos no concreto

Cl- quimicamente

ligado sal deFriedel

Cl - adsorvido

Cl - livre


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MECANISMOS DE TRANSPORTEMECANISMOS DE TRANSPORTE ABSORO CAPILARABSORO CAPILAR

DIFUSO INICADIFUSO INICA

Zona andica: Fe Fe++ + 2e- (oxidao)

Zona catdica: H2O + 1/2 O + 2e- 2OH- (reduo)

Produto de corroso: Fe++ + 2OH- Fe(OH)2

Zona catdica(ao passivo)

Corrente de corrosoCorrente de corroso

concreto

ZonaZona andicaandica

Eletrlito (difuso)

OH-OH-

O2 O2

Fe++


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CONSEQUNCIAS DA CORROSOFissuras paralelas s

armaduras -Lascamento

Manchas de FerrugemExpanso

(aumento de volume 3 a 10x)

> 15 MPa

Reduo da SeoTransversal

Decresce:Resistncia FadigaMdulo de ElasticidadeCapacidade de Carga

VOLUMES RELATIVOS DO FERRO E DE ALGUNSDE SEUS PRODUTOS DE CORROSO

Volume (cm3)

.


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SINTOMATOLOGIASINTOMATOLOGIA

Fissuras no concreto no sentido longitudinalda barra

Lascamento do concreto

Destacamento do cobrimento

Exposio das armaduras

Manchas superficiais

Corrosodas

armaduras

Elevada expansoFissurao edestacamento


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Corrosode

armaduras

Ambiente marinhocloretos

Fundamentos da NBR 6118: 2003(Projeto de Estruturas de Concreto)quanto Durabilidade

Controle da espessura de cobrimentocobrimento;

Definio da qualidadequalidade do concreto (rel.a/c, fck, etc.);

FunoClasse de

AgressividadeAmbiental


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Sobre o CobrimentoCobrimento...

1o Aspecto:

Falta de Cobrimento: erro

sistemtico em nossas obras

Baixos cobrimentos em superfcies inferiores de lajes e vigas

ProblemaProblemacrnicocrnico


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InsuficinciaInsuficinciadede cobrimentocobrimento

COBRIMENTOCOBRIMENTO


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Erro sistemtico (projeto e/ouErro sistemtico (projeto e/ouexecuo)execuo)

Problema: falta de espaadores ouProblema: falta de espaadores ouquantidade insuficientequantidade insuficiente


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EspaadoresEspaadores

Recomendao:

5 unidades/m2

Pastilhas de argamassa

Aramegalvanizado,

com 4pontas

Argamassa:* trao 1:2 a 1:3(cimento e areiaseca, em massa)* a/c < 0,5

Cura: imersa emgua por 14 dias

Raio =espessuradocobrimento


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barras de ao

pastilha

frma

espessura do cobrimento



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Composio do concretoComposio do concreto

a/ca/c


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ffckck x Relao gua/cimentox Relao gua/cimento

Dentro do campo dos concretos plsticos, aDentro do campo dos concretos plsticos, aresistncia aos esforos mecnicos, bem comoresistncia aos esforos mecnicos, bem comoas demais propriedades do concreto endurecidoas demais propriedades do concreto endurecido

variam na relao inversa da relao a/c.variam na relao inversa da relao a/c.

Lei de Abrams(1918)

k1

k2a/cfc =

a/c

fc

Porosidade interna do concretoem funo da rel. a/c

a/c = 0,75

a/c = 0,35

a/c = 0,55


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0

20

40

60

80

100

120

140

0.2 0.4 0.6 0.8

relao a/c

coef.deperm

eabilidade,

k

(cm

/s)x10-12

0

20

40

60

80

100

120

140

0.2 0.4 0.6 0.8

re lao a/c

coef.deperm

eabilidade,

k

(cm

/s)x10-12

Permeabilidade do concretoPermeabilidade do concreto

E com relao aos cloretos ? ? ?E com relao aos cloretos ? ? ?

Controle do fckerelao a/c soinsuficientes !


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Influncia das adies minerais napenetrabilidade de cloretos (ASTM C 1202)

AltaAlta

BaixaBaixa MuitoMuito

baixabaixa

R referncia (sem adies)

CV cinza volante (25%)

CA cinza casca de arroz (10%)

M metacaulim (10%)

E escria de alto-forno (65%)

SA slica ativa (10%)

Ferreira (2003)

Influncia das adies minerais e daInfluncia das adies minerais e darelao a/ag no transporte de cloretosrelao a/ag no transporte de cloretos

(b)(a)

Ferreira (2003)


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0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Cargapassante

(Coulombs)

A B C F REF MET

8%

MET

10%

MET

15%

Argamassas

Influncia da incorporao de teores deInfluncia da incorporao de teores demetacaulim na penetrabilidade de cloretosmetacaulim na penetrabilidade de cloretosem argamassas de reparo (ASTM C 1202)em argamassas de reparo (ASTM C 1202)

Galvo (2004)

Desempenho comparativo de concretosDesempenho comparativo de concretoscom adies minerais quanto ao decom adies minerais quanto ao decloretoscloretos Potenciais de CorrosoPotenciais de Corroso

Rel. a/ag = 0,40 Rel. a/ag = 0,55

Morais (2007)

(Aspecto Termodinmico)


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Desempenho comparativo de concretosDesempenho comparativo de concretos

com adies minerais quanto ao decom adies minerais quanto ao decloretoscloretos Velocidade de CorrosoVelocidade de Corroso

Rel. a/ag = 0,40 Rel. a/ag = 0,55

Morais (2007)

(Aspecto Cintico)

Adies MineraisAdies Minerais

Densificam a pasta de cimento

Aumentam a compacidade da zona de

transio

Resultado:Aumento da resistncia

e durabilidade


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Adies MineraisAdies Minerais Mecanismos BsicosMecanismos Bsicos

Efeito flerfler (ao fsica)

Efeito pozolnicopozolnico (ao qumica)

Efeito Fler

cimentocimentoslicaativa


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Adies Minerais

ExameMacroscpico

2 FASES

Pasta

+Agregado

Pasta + Agregado + Zona de transio pasta-agregado

ExameMicroscpico

3 FASES


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Pasta fresca Pasta endurecida

SEM ADIESMINERAIS

Mehta e Monteiro (1994)

Pasta frescaPasta fresca Pasta endurecidaPasta endurecida

COM ADIESMINERAIS



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Finura elevada da slica ativaFinura elevada da slica ativa((SupSup. Especfica. Especfica >> 1500015000 mm22/kg/kg))


Slica ativa

Slica Ativa


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Slica Ativa

(Hasparyk, 2001)

Adies MineraisAdies Minerais

Slica ativa: 8% a 12%Slica ativa: 8% a 12%

MetacaulimMetacaulim: 8% a 12%: 8% a 12% Cinza de casca de arroz: 8% a 12%Cinza de casca de arroz: 8% a 12%

Cinza volante:Cinza volante: >> 25%25%

Escria de altoEscria de alto--forno:forno: >> 50%50%


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Qualidade do ConcretoQualidade do Concreto Alm do ffckck, rel. a/crel. a/c e adies mineraisadies minerais

Muito importante: tcnicas de bem construirtcnicas de bem construir

Zonas muito agressivas: tratamento superficialtratamento superficial doconcreto (pinturas) e aditivos inibidores de corrosoinibidores de corroso

misturatransportelanamentoadensamentocura

TerminalPesqueiro emSantos-SP

Estrutura deConcreto

Armado de53 anos


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Aes determinantes para a durabilidade

Cobrimentosrazoveis

Pintura de proteo(betuminosa)

Obrigado pela

ateno !!!

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