Patologia Em Estruturas de Concreto Armado

7/25/2019 Patologia Em Estruturas de Concreto Armado

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ANAIS DO 54º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2012 – 54CBC 1

Patologia Em Estruturas de Concreto Armado

Pathology In Reinforced Concrete Structures

Azevedo, V. (1); Andrade, P. (1); Vergetti, A. (1); Neumann, J. V. (1); Melo, K. (2)

(1) Alunos de Engenharia Civil, UFAL(5) Professora Doutora, Centro de Tecnologia, UFAL

Campus A. C. Simões - Centro de Tecnologia - Av. Lourival Melo Mota, s/n, Cidade Universitária – CEP57072-900 – tel. (82) 3214-1722

Resumo

Devido à importância do sistema estrutural de um edifício, vale ressaltar que as estruturas de concreto nãosão eternas, pois se deterioram com o passar do tempo e reduzem sua vida útil, podendo vir a entrar emcolapso, se não são bem projetadas, executadas com esmero, utilizadas com critério e, finalmente,submetidas a uma manutenção preventiva. O estudo em questão vem a apresentar uma série de patologiasencontradas em determinada construção localizada na região da orla marítima de Maceió-AL. Ocorre que asituação já se apresenta em estado intenso de deterioração, causando desconforto inclusive às pessoasque a utilizam, sendo que estas já tentaram por diversas vezes pequenos reparos, os quais, infelizmente,não obtiveram sucesso. Assim, com o presente trabalho, foi possível fazer um levantamento detalhado dospossíveis motivos de tal deterioração, para que se pudesse determinar assim qual o mais provável. Ametodologia foi embasada em uma profunda observação e pesquisa em relação ao histórico do edifício,

além da realização de ensaios em laboratório. Por fim, foi realizada uma análise e diagnóstico das causasdas patologias, possibilitando a definição da terapia mais adequada. Com isto, foi possível verificar asprincipais incidências que podem surgir em situações semelhantes à edificação em estudo, tanto comrelação a aspectos ambientais quanto construtivos, além de poder contribuir para os usuários da edificação.

Palavra-Chave: Patologia, Concreto Armado, Corrosão

Abstract

Due to the importance of the structural system of a building, it is noteworthy that the concrete structures arenot eternal, because they deteriorate over time and reduce its life and could collapse if not well designed,executed with care, used judiciously, and finally subjected to a preventive maintenance. The present study isto present a series of pathologies found in a certain building located in the seafront area of Maceió-AL. Ithappens that the situation has become quite intense in a state of deterioration, causing discomfort to people

who use it, and they have tried several times minor repairs, which, unfortunately, were not successful. Thus,the present work, it was possible to make a detailed survey of the possible reasons for this deterioration, sothat we could determine which is the most likely. The methodology was based on a profound observationand research in relation to the history of the building, in addition to laboratory tests. Finally, we performed ananalysis and diagnosis of the pathology causes, allowing definition of the most appropriate therapy.Therefore, it was possible to identify the main issues that may arise in similar situations of the building understudy, with regard to environmental aspects or constructive, also to contribute to the building users.

Keywords: Pathology, Reinforced concrete, corrosion




1 Introdução

Patologia das estruturas de concreto - explica com clareza um conceito ainda malcompreendido mesmo no meio técnico: as estruturas de concreto não são eternas, poisse deterioram com o passar do tempo e reduzem sua vida útil se não são bem projetadas,executadas com esmero, utilizadas com critério e, finalmente, submetidas a umamanutenção preventiva. Quando o projeto de engenharia for mal detalhado, a construçãofor realizada com insuficiente planejamento e controle, os técnicos e operários não foremdotados da qualificação adequada e os prazos de execução forem excessivamentecurtos, a estrutura de concreto resultante será quase certamente de má qualidade e irá se

deteriorar de modo prematuro, absorvendo gastos de recuperação e de reforçoexagerados para ser mantida em condições de uso. Como as estruturas de concretoexistentes estão envelhecendo, muitas já estão com dezenas de anos, os problemas dedeterioração estão cada vez mais acentuados, exigindo com frequência trabalhos derecuperação e de reforço estrutural e mesmo, em casos mais graves, sua demolição.

2 Abordagem do problema

2.1 Problema analisado

Este estudo tem como objetivo avaliar uma patologia construtiva existente, procurandocompreender a origem do problema, apresentar os efeitos causados pelos agentesdeterioradores, e buscar uma possível solução para o problema apresentado. Foi utilizadocomo objeto de estudo deste trabalho o edifício residencial Pratagy, localizado na RuaValdo Omena, Nº 47, no bairro Ponta Verde, Maceió-AL. A investigação se deu naestrutura de concreto armado, a qual se encontra deteriorada com desplacamento ecorrosão da armadura de aço. Para estas manifestações patológicas, foram pesquisadasinformações em literatura especializada para o auxílio na investigação, estando osprincipais aspectos e conceitos obtidos apresentados a seguir.

2.2 Durabilidade do concretoFUSCO (2008) destaca que a boa durabilidade do concreto das estruturas depende desua fabricação com materiais não expansivos e de sua capacidade de resistir àsagressões provenientes do meio externo, vale ressaltar também que os mecanismos deagressão são de diversos tipos, alguns de natureza física e outros de natureza química.

2.2.1. Tipos de agressão ao concreto

Segundo FUSCO (2008) a quase totalidade dos mecanismos de agressão ao concretodepende da presença de mecanismos de transporte de elementos externos através dosporos e fissuras do concreto, e da existência de dois fatores essenciais:




• disponibilidade de água no interior da massa de concreto;• disponibilidade de oxigênio do ar.

De modo geral, as agressões usuais perigosas para a integridade do concreto estãoassociadas a fenômenos expansivos no interior da massa de concreto já endurecido, ou àdissolução dos produtos de hidratação do cimento. A ação do gás carbônico e dos íonscloreto tem papel importante na agressão às armaduras mergulhadas no concreto. Emqualquer caso, a durabilidade das estruturas depende do adequado adensamento doconcreto, garantindo-se uma satisfatória compacidade, que dificulte os mecanismos detransporte no seu interior (FUSCO, 2008).

2.2.2. Agressão por gás carbônico

Alguns elementos da poluição atmosférica, associados à umidade ambiente,acompanhados de chuvas que lavam a superfície das estruturas, constituem mecanismoseficientes de destruição do concreto. O uso de estruturas de concreto deve levar em contaessa realidade ambiental, sendo necessário ajustar convenientemente as espessuras dascamadas de cobrimento das armaduras (FUSCO, 2008). O gás carbônico produz duasreações de carbonatação do concreto, são elas:

I) Carbonatação do hidróxido de cálcio (Equação 1):

O H CaCOOH CaCO 2322 )( (Equação 1)

II) Carbonatação do silicato de cálcio hidratado (Equação 2):

O H SiOCaCOOH OCa H SiOCaOCO 22322232 323)(.2.33 (Equação 2)

Com a presença de2

CO a carbonatação do concreto, isto é, a formação de carbonato de

cálcio, evolui para a hidrólise do3

CaCO , formando-se o bicarbonato (carbonato ácido),

que é solúvel em água, em virtude da reação apresentada na Equação 3, (FUSCO, 2008).

23232 )( HCOCaO H CaCOCO (Equação 3)

Havendo percolação de água através do concreto, produz-se a lixiviação da massa. Umdos sinais típicos desse fenômeno é a eflorescência superficial, obtida por evaporação,segundo a reação da Equação 4, (FUSCO, 2008).

O H CaCOCO HCOCa 23223)( (Equação 4)

Outros ácidos agressivos, tais como o clorídrico, o sulfúrico, o nítrico, o lático, o acético,

etc., provocam processos de agressão da mesma natureza, não existindo a possibilidade




de formação de sais insolúveis. Eles formam sais solúveis que podem ser levados porágua em movimento, (FUSCO, 2008).

2.2.3. Agressão por sulfatos

Segundo (FUSCO, 2008), em contraste com o ataque de agentes ácidos, que destroemtodos os componentes do cimento, o ataque por sulfatos age apenas sobre o AC

3. O

ataque por sulfato de cálcio se dá por meio da reação:

O H CaSOO Al CaOO H CaSOO Al CaO2432324323

31.3..3313.3 (Equação 5)

As 31 moléculas de O H 2

de cristalização do sulfo-aluminato de cálcio produzem umenorme efeito expansivo, destruidor da estrutura interna do concreto. O sulfato demagnésio tem efeito semelhante. A defesa contra o ataque de sulfatos consiste nadiminuição do conteúdo de AC

3 do cimento, pela adição de óxido férrico, produzindo-se

então o AF C 4

, que é muito resistente ao ataque químico. Essa é a essência doschamados cimentos resistentes a sulfatos, (FUSCO, 2008).Os cimentos resistentes a sulfatos não devem eliminar totalmente o AC

3, pois o aluminato

tricálcico tem efeito amortecedor sobre o ataque de íons cloreto às armaduras de açoembutidas no concreto. Nas obras marítimas, a zona de borrifos é a que mais sofre com oataque combinado dos sulfatos ao concreto e dos cloretos à armadura. Nas partespermanentemente mergulhadas, com pelo menos um metro e meio de pressão positiva deágua, pela ausência de oxigênio do ar, o ataque de sulfatos é muito reduzido e o decloretos é eliminado, (FUSCO, 2008).

2.2.4. Agressividade do ambiente

A norma brasileira ABNT NBR 6118 (ABNT, 2004) preconiza: "a agressividade do meioambiente está relacionada às ações físicas e químicas que atuam sobre as estruturas deconcreto, independentemente das ações mecânicas, das variações volumétricas de

origem térmica, da retração hidráulica e outras previstas no dimensionamento dasestruturas de concreto".Então, de acordo com a norma, a avaliação da agressividade do meio ambiente sobreuma dada estrutura pode ser feita de modo simplificado, em função das condições deexposição de suas peças estruturais (FUSCO, 2008). Para essa finalidade, aagressividade ambiental pode ser classificada conforme as classes definidas na tabela 1.




Tabela 1 –

Avaliação da agressividade do meio ambiente (ABNT, 2004).Classe deagressividade Ambiental

AgressividadeTipo de ambientepara efeito deprojeto

Risco dedeterioração daestrutura

I Fraca Rural InsignificanteSubmersa

II Moderada Urbana PequenoIII Forte Marinha(1) Grande

IndustrialIV Muito forte Industrial Elevado

Respingos de maré(1)(2) Permite considerar condições mais brandas em situações particulares de estruturas protegidas.(3) Ambientes quimicamente agressivos.

2.3 Corrosão das armaduras de aço

2.3.1. Causas da corrosão

As armaduras de aço dentro da massa de concreto são protegidas contra a corrosão pelofenômeno da passivação do aço, decorrente da grande alcalinidade do meio ambiente,pois o pH da água existente nos poros atinge valores até superiores a 12,5. Emambientes com essa alcalinidade, forma-se na superfície das barras de aço uma camada

microscópica impermeável de óxido de ferro, que constitui a chamada películapassivadora (FUSCO, 2008). O mesmo autor também enfatiza que essa película impedea dissolução dos íons

Fe , tornando-se assim impossível a corrosão das armaduras,mesmo que haja umidade e oxigênio no meio ambiente, conforme ilustrado na figura 1.

Figura 1 – Armadura de aço inserida no concreto (FUSCO, 2008)

Sabe-se que a corrosão das armaduras dentro do concreto somente poderá ocorrer se fordestruída a película passivadora (FUSCO, 2008). Essa destruição pode acontecer demodo generalizado, em virtude de três diferentes causas:

• redução do pH, abaixo de 9, por efeito da carbonatação da camada de cobrimento daarmadura;• presença de íons cloreto (Cl) ou de poluição atmosférica acima de um valor crítico;




• lixiviação do concreto na presença de fluxos de água que percolem através de suamassa.

Uma última causa de corrosão das armaduras é o emprego de espessuras inadequadasde cobrimento. É preciso lembrar que os códigos normalizadores especificam espessurasde cobrimento com valores mínimos absolutos. Quaisquer falhas de arranjo dasarmaduras, no projeto ou na construção, podem levar a espessuras reais menores queesses mínimos absolutos, tornando-se causas eficientes de corrosão das armaduras(FUSCO, 2008). Por esse motivo, é prudente admitir-se que no projeto sejamespecificados cobrimentos nominais com um acréscimo de 0,5 a 1,0 centímetros acimados mínimos absolutos exigidos pela NBR 6118 (ABNT, 2004), conforme ilustrado natabela 2.

Tabela 2 – Cobrimentos mínimos em função da classe de agressividade (ABNT, 2004).

Cobrimentonominal (mm)

Componente ouelemento

Classe de agressividade

I II III IV

CALaje 20 25 35 45

Viga, pilar 25 30 40 55

CP Todos 30 35 45 55

2.3.2 Corrosão por íons cloreto

Os íons cloreto, originários da água do mar ou de poluentes ambientais, também podempenetrar no interior da massa de concreto, por difusão através da água contida em porostotal ou parcialmente saturados. Esses íons têm a capacidade de dissolver a películaprotetora de óxido de ferro que reveste as armaduras de aço dentro do concreto,provocando assim o início da reação anódica de solubilização do

Fe . O cálcio dissolvidona água dos poros tem certa capacidade de fixação de íons como o cloreto. No entanto,

essa capacidade é parcial, em virtude de um sistema em equilíbrio de íons livres e íonsfixados pelo cálcio em solução. Existe, portanto, uma interação perniciosa entre apenetração dos íons cloreto ou outros íons agressivos e a carbonatação, uma vez que,com a carbonatação, esses íons, que estavam fixados na solução de hidróxido de cálcio,são novamente liberados (FUSCO, 2008). A concentração de íons agressivos diminui à medida que penetra na massa de concreto. As reações de hidratação do cimento que ocorrem durante o processo de maturação doconcreto diminuem a possibilidade de difusão de íons como os cloretos. A corrosão daarmadura na presença de íons agressivos dentro da massa de concreto é basicamenteregida pelas mesmas reações anódica e catódica que ocorrem em meio alcalino napresença de oxigênio e água. O efeito da presença de íons agressivos é o de baixar o pH

em pontos discretos da película passivadora, destruindo-a totalmente. Nesses pontos,formam-se zonas anódicas de pequenas dimensões, e o restante da armadura constitui




uma enorme zona catódica, ocorrendo então uma intensa corrosão nesses pontosanódicos. Os íons cloreto funcionam como catalisadores da reação de solubilização dosíons

Fe , mas não são consumidos na reação, agravando-se cada vez mais aintensidade da corrosão. Um processo altamente deletério é constituído por ciclosalternados de umidificação e de secagem por água com cloretos e demais poluenteseletricamente negativos. Nos ciclos de umidificação, os cloretos penetram no concretopela sucção capilar da água depositada na superfície da peça. Nos ciclos de secagem,evapora-se apenas a água. Com isso, em ciclos sucessivos, a concentração de íonsagressivos vai aumentando progressivamente, agravando-se assim as condições decorrosão. Isto é o que ocorre nas regiões de borrifos da água do mar (FUSCO, 2008).

2.4 Estudo de caso

2.4.1 Identificação das causas

Ao longo das observações feitas in loco, chegou-se a identificação das patologias. Emvirtude do apanhado feito sobre o histórico da edificação, somado às já comentadaspercepções obtidas, tomou-se como principal agente causador de patologias, a infiltraçãodas águas provenientes do esgoto (ricas em compostos de enxofre). A influência de talagente fica evidente ao analisarmos a presença de manchas e bolores em regiõespróximas às instalações hidráulicas, sendo estas regiões também, as que apresentammais oxidação e desplacamento do concreto, como pode ser visto na figura 2.




Figura 2 - Visão Geral

Em relação ao surgimento desta umidade, nota-se em todos os pontos onde hátubulações expostas, que existem deformações indevidas impostas aos condutores.Ocorre que estas tubulações não são produzidas para suportarem estas deformações,aumentando então a crença na existência de infiltrações. Pode-se conjecturar assim queas instalações foram feitas sem os critérios adequados, sugerindo então um problemageneralizado de infiltrações no edifício.

Sabe-se que água indevida em um imóvel pode ocasionar diversas patologias diferentes,a depender das condições encontradas. Quando há encontro do agente infiltrador com oconcreto, o que se espera é que este apresente condições de suportá-lo sem maioresprejuízos. Consegue-se isso com dosagem adequada e execução de um concreto poucoporoso, denso, o qual dificulta a entrada de agentes externos, promovendo maiordurabilidade. Contudo, este não foi o quadro encontrado no estudo em questão. Narealidade, o que havia era um concreto visualmente poroso (figura 3), com a presença deespaços vazios e agregados graúdos sem aparentarem terem sido completamenteenvoltos pela argamassa, caracterizando um problema de adensamento (figura 4).




Figura 3 - Concreto poroso

Figura 4 - Concreto mal adensado

Em consequência da constatação acima, compreende-se então que mais fácil do que sedeveria, a água alcançou as barras de aço. Um ambiente favorável estava então criado

para que surgisse a oxidação. Como consequência natural, houve uma expansão dasbarras em um ambiente confinado, surgindo tensões e promovendo fissuras e futurodesplacamento.

Constatou-se também outra frente de desenvolvimento de oxidação e desplacamento. Oimóvel encontra-se muito próximo à praia e, consequente, exposto à maresia. Eleva-seassim a classe de agressividade do ambiente para alta. Exige-se um maior cobrimento,que deveria ser de 3cm ao invés do cobrimento de 0,5cm encontrado, e menor relaçãoágua cimento para este tipo de situação, visando melhor proteger a estrutura. O que seobservou foi não só os descumprimentos destas exigências, como também a utilização desaibro (material que apresenta alta expansibilidade e de comum utilização há alguns

anos) na argamassa de reboco sobre as estruturas. Ou seja, por ser expansiva, estaargamassa também era porosa, facilitando juntamente ao concreto a entrada de




intempéries. Ainda, pela não adequabilidade do saibro como material, este facilitava aindamais os desplacamentos que surgiam com as fissuras.

Outra preocupação é o fato das tubulações em questão se tratarem de tubulações deesgoto. Estas são ricas em compostos que aceleram a degradação do concreto, além defavorecerem o aparecimento de agentes biológicos. Este tipo de agente surgiu na formade vegetação em determinados pontos (figura 5), que com seu consequente crescimentoocasionará deterioração do concreto.

Figura 5 - Vegetação na estrutura

2.4.2 Soluções propostas

Tendo como principal causador das patologias a infiltração das águas provenientes doesgoto, o primeiro passo seria buscar maneiras de encerrá-la. O ideal seria a total

substituição das instalações hidráulicas, tendo em vista que mesmo as que ainda nãoapresentam infiltrações, têm um forte risco de vir a apresentar. Como esta solução seriade difícil execução tanto técnica como econômica, tem-se como possibilidade buscar osprincipais pontos de escape desta água e buscar melhorar vedações e providenciar atroca de tubulações. Visando acabar por definitivo com este agente causador.

O próximo passo seria tratar as fissuras, oxidações e desplacamentos. Inicia-se por limpara área criando uma superfície aderente. Verifica-se a superfície, com um martelo, paradetectar áreas não aderidas ou deterioradas. Recomenda-se delimitar a área a serreparada mediante corte de, no mínimo, 5 mm de profundidade com equipamento dotadode disco diamantado. Apicoar e eliminar todas as áreas deterioradas e/ou áreas não

aderidas, formando arestas retas na área a ser reparada.




Retirar todo o concreto em volta das armaduras corroídas, deixando, no mínimo, 2 cmlivres em seu contorno. Inspecionar a ferragem quanto à redução de área resistente poroxidação. Se a seção da armadura estiver muito deteriorada e com perdas, seránecessário substituí-la. Outra possibilidade neste caso seria a de promover um reforço.Para tal, seria necessário o projeto inicial, ou memorial de cálculo, para que se pudesseassim ter um levantamento de cargas. Infelizmente, este material não pode serdisponibilizado, devido à idade do edifício. Com este levantamento de cargas seriapossível dimensionar o reforço estrutural, com novas barras e concreto ao redor daestrutura antiga.

Já se a armadura estiver com uma agressão apenas superficial, limpa-se a armaduraeliminando a ferrugem com uma escova de aço ou jato de areia. Aplicar sobre toda áreada armadura, com pincel, uma camada de um produto inibidor de corrosão, evitandomanchar o concreto. Deve-se cuidar para que este produto seque completamente.

Em seguida, dosa-se um concreto o qual atenda às solicitações de carga, bem como coma relação água/cimento adequada a evitar porosidade, conferindo assim maiordurabilidade ao concreto. Outra preocupação é com o cuidado referente ao cobrimento.Ressaltando ainda a importância deste quesito devido à classe de agressividade alta doambiente marinho, onde se localiza o edifício.

No momento da aplicação da argamassa ou concreto vedante, a superfície da estruturadeve estar resistente, rugosa, limpa e isenta de partículas soltas, pintura ou óleos queimpeçam a aderência.

Para finalizar, deve-se cuidar para que a argamassa de reboco não contenha saibro, poiseste pode não só agravar os desplacamentos, como também vir a ser motivos depatologia por si só.

3 Conclusão

A análise de uma patologia na construção civil é tão complexa quanto uma análisepatológica na medicina. É necessário avaliar cada sintoma e a correlação entre osmesmos, para que, no conjunto de suas reações possamos chegar a uma conclusãoexata do problema.

Neste trabalho não dispusemos de todas as tecnologias e equipamentos necessários parauma análise precisa da patologia existente em nosso objeto de estudo. Porém, algunsfatores relevantes, por si sós, nos levam a crer que algumas intervenções imediataspossam ser feitas sem que dependam da solução completa do problema, ou, emcondições otimistas, seja até mesmo a solução final.

Como já mencionado, os sintomas tem uma correlação que agravam a patologia existentena estrutura de concreto. Uma vez que, a umidade por si só não seria um problema




patológico grave se não ocorressem outros fatores como a má qualidade dos materiaisutilizados, e o cobrimento das peças de concreto incompatível com o ambiente onde seencontra inserida a construção.

Na experiência vivenciada neste trabalho chegamos a uma conclusão em comum – Aprevenção é a melhor solução. Caminho este que depende indiscutivelmente daqualidade dos materiais utilizados, da obediência às normas regulamentadoras e,principalmente, de profissionais capacitados e conscientizados quanto à importância desuas funções no contexto profissional e social.

4 Referências

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS – ABNT. NBR 6118: Projeto deestruturas de concreto. ABNT: Rio de Janeiro. 2004.

Como recuperar e reforçar estruturas de concreto. Disponível em:<http://www.weber.com.br/argamassas-tecnicas/o-guia-weber/solucoes-construtivas/motexdur-reforcar-e-recuperar-estruturas/como-recuperar-e-reforcar-estruturas-de-concreto.html>. Acesso em 30 nov. 2011

FUSCO, P. B., Tecnologia do Concreto estrutural. São Paulo: PlNl, 2008.

MARCELLI, MAURÍCIO, Sinistros na construção civil. São Paulo: PINI, 2007.

SOUZA, VICENTE CUSTÓDIO DE & RIPPER, THOMAZ, Patologia, recuperação ereforço de estruturas de concreto. São Paulo: PINI, 1998.

http://www.weber.com.br/argamassas-tecnicas/o-guia-weber/solucoes-construtivas/motexdur-reforcar-e-recuperar-estruturas/como-recuperar-e-reforcar-estruturas-de-concreto.html






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