LLIA SILVEIRA NOGUEIRA REIS

SOBRE A RECUPERAO E REFORO DE ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO

BELO HORIZONTE 2001

UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS ESCOLA DE ENGENHARIA PROGRAMA DE PS-GRADUAO EM ENGENHARIA DE ESTRUTURAS

"SOBRE A RECUPERAO E REFORO DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO" Llia Silveira Nogueira Reis Dissertao apresentada ao Programa de Ps-Graduao em Engenharia de Estruturas da Escola de Engenharia da Universidade Federal de Minas Gerais, como parte dos requisitos necessrios obteno do ttulo de "Mestre em Engenharia de Estruturas". Comisso Examinadora: ____________________________________ Prof. Gabriel de Oliveira Ribeiro DEES/UFMG - (Orientador) ____________________________________ Prof. Jos Mrcio Fonseca Calixto DEES/UFMG ____________________________________ Prof. Ney Amorim Silva DEES/UFMG ____________________________________ Prof. Guilherme Sales Melo UNB Belo Horizonte, 12 de abril de 2001

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Aos meus queridos filhos Artur, Carolina e Hugo. Aos meus pais, Telsforo e Zlia Ao meu esposo, Paulo

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Agradeo a todos que participaram comigo desta caminhada, incentivando e apoiando, tornando possvel a execuo deste trabalho. Um agradecimento especial ao Prof. Gabriel, que apontou um caminho. Agradeo minha famlia pela pacincia, possibilitando momentos para o desenvolvimento do curso.

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SUMRIOSUMRIO ................................................................................................................................................ 3 RESUMO ........................................................................................................................ 5 ABSTRACT ..................................................................................................................... 6 LISTA DE FIGURAS ....................................................................................................... 7 1. INTRO DUO ................................................................................................................................ 8 2. MECANISMOS DE DEGRADAO DO CONCRETO E DO AO ................................................... 11 2.1 Generalidades......................................................................................................... 11 2.2 Mecanismos bsicos de degradao ...................................................................... 22 2.2.1 Lixiviao do concreto.......................................................................................... 23 2.2.2 Corroso das armaduras...................................................................................... 23 2.2.3 Reaes lcali-agregado...................................................................................... 25 2.2.4 Ataque de sulfatos................................................................................................ 27 2.2.5 Efeitos fsicos decorrentes do fogo e do congelamento....................................... 28 2.2.6 Deteriorao por desgaste superficial.................................................................. 29 3. ASPECTOS DECISIVOS PARA RECUPERAR OU REFORAR..................................................... 30 3.1 Aspectos gerais....................................................................................................... 30 3.2 Avaliao do concreto............................................................................................. 33 3.3 Avaliao da armadura ........................................................................................... 43 3.4 Avaliao das estruturas......................................................................................... 46 3.5 Previso de vida til residual das estruturas a partir de medidas de taxa de corroso das armaduras ............................................................................................... 48 3.6 Estimativa da capacidade resistente residual da pea............................................ 51 4. REC UPERA O DE E STRUT UR AS DE CONCRETO ...................................................... 54 4.1 Materiais.................................................................................................................. 55 4.1.1 Argamassas e concretos usuais .......................................................................... 55 4.1.2 Concreto com polmeros ...................................................................................... 58 4.1.3 Concreto com slica ativa ..................................................................................... 59 4.1.4 Concreto com fibras ............................................................................................. 60 4.1.5 Concreto com cinza volante, escria de alto forno granulada e cinza de casca de arroz............ .................................................................................................................. 61 4.1.6 Adesivos e primers ............................................................................................ 63 4.1.7 Materiais para injeo .......................................................................................... 64 4.1.8 Graute .................................................................................................................. 64

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4.1.9 Mastiques e selantes............................................................................................ 65 4.1.10 Aditivos............................................................................................................... 65 4.1.11 Pinturas de Proteo.......................................................................................... 67 4.2 Reparao de danos nas estruturas ....................................................................... 68 4.2.1 Preparo das superfcies ....................................................................................... 68 4.2.3 Limpezas e polimentos......................................................................................... 69 4.3 Demolio ............................................................................................................... 71 4.4 Tratamento das fissuras: injeo, selagem e grampeamento............................. 72 4.5 Reparos superficiais................................................................................................ 72 4.6 Reparos semi-profundos......................................................................................... 73 4.7 Reparos profundos.................................................................................................. 73 4.8 Alternativas para reparo em processos corrosivos ................................................. 74 5. REFORO DE EST RUTURAS D E CONCRETO.................................................................. 79 5.1 Reforo com concreto ............................................................................................. 80 5.2 Reforo com perfis metlicos .................................................................................. 81 5.3 Reforo com chapa de ao colada.......................................................................... 82 5.4 Reforo com polmeros reforados com fibras (FRP) ............................................. 87 5.5 Reforo com protenso exterior .............................................................................. 99 6.CONCLUSES................................................................................................................................. 101 7. BIBLIOGRAFIA ............................................................................................................................... 103 8. ANEXO - CONTRIBUIO AO ESTUDO DA INCIDNCIA E ORIGEM DAS MANIFESTAES PATOLGICAS EM EDIFICAES ................................................................................................... 109

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RESUMO

Em um cenrio nacional onde as estruturas de concreto armado muitas vezes, antes mesmo de cumprirem seu papel em sua vida til pr-estabelecida, apresentam-se em processo de degradao, esta dissertao rev de forma crtica, os materiais e mtodos de reforo das estruturas de concreto armado. So levantados os fatores intervenientes, como as ferramentas disponveis para a tomada de deciso, tais como os ensaios no destrutivos e ainda a importncia do assunto dentro do processo da construo civil. A partir de reviso bibliogrfica onde a contribuio de pesquisadores fundamental para o desenvolvimento de novos materiais e novas formas de aplicao destes materiais, observa-se que fatores como a ausncia de normas pertinentes e o desconhecimento por parte dos profissionais de engenharia so agravantes para a j estabelecida indstria do reparo do reparo.

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ABSTRACT

Concrete structures frequently suffer corrosion and several degradation forms even before they complete their service life. This dissertation intends to present a critical review about available materials and technologies to repair and reinforce concrete structures. Other aspects like experimental instrumentation, non-destructive methods and the importance of construction controls are presented and discussed as well. Several aspects related to structural corrosion, new materials and technologies are analyzed based on the most recent knowledge available in the specific literature. It is important to point out the lack of proper Brazilian standards in order to develop proper reinforcement projects and the respective building steps. Further this, the deficiencies in the educational process of civil engineers about this subject are considered as the major causes of insufficient structural repairs and reinforcements.

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LISTA DE FIGURASFIGURA 1 Diferentes desempenhos de uma estrutura com o tempo em funo de diferentes fenmenos patolgicos................................................................................................................12 FIGURA 2 Modelo holstico da deteriorao do concreto a partir dos efeitos ambientais. ................14 FIGURA 3 Um modelo holstico da perda de um reparo....................................................................16 FIGURA 4 Crculos da qualidade para a construo civil (CEB Boletim 183/89)............................20 FIGURA 5 Elementos para uma nova indstria do concreto..............................................................21 FIGURA 6 Volumes relativos do ferro e de alguns de seus produtos de corroso ............................24 FIGURA 7 Hipteses para reconverso de estruturas com desempenho insatisfatrio ....................31 FIGURA 8 - Resistncias mdias esperadas de testemunhos retirados de diferentes alturas de um pilar..............................................................................................................................................37 FIGURA 9 Perda da capacidade portante da estrutura sob corroso................................................49 FIGURA 10 Modelo qualitativo para previso da vida til residual ....................................................50 FIGURA 11 Modelo bsico de uma viga danificada...........................................................................52 FIGURA 12 Diagrama de Pourbaix ....................................................................................................76 FIGURA 13 Proteo catdica ...........................................................................................................77 FIGURA 14 Seo transversal Estados de deformao e tenso ..................................................81 FIGURA 15 Modo de ruptura devido a ruptura prematura pelo desprendimento do reforo:.............83 FIGURA 16 Relao entre carga e deformao em barras longitudinais no centro do vo da viga ..86 FIGURA 17 Aplicao de um sistema FRP com uso de lmina unidirecional....................................88 FIGURA 18 Diagramas tenso-deformao ......................................................................................90 FIGURA 19 Ancoragem da manta formando laos em X ................................................................92 FIGURA 20 Sistema de ancoragem especial.....................................................................................92 FIGURA 22 Deformao do FRP em termos de rfrp.Efrp (1GPa = 1000 MPa)...................................94 FIGURA 23 Esquema de tenses e deformaes na seo de uma viga reforada .........................95 FIGURA 24 Foras internas da armadura transversal e externa das fibras de CFRP ........................96 FIGURA 25 Mecanismos da protenso externa.................................................................................99

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CAPTULO 1

1. INTRODUO

Ao longo da histria da construo civil observa-se a evoluo de inovaes dos materiais e tcnicas para execuo das edificaes. Com o desenvolvimento do concreto e dos mtodos de clculo, o conhecimento mais aprofundado dos materiais utilizados e os apelos econmico-financeiros, as estruturas passaram a ser projetadas com margens de segurana mais reduzidas, tornando-se mais esbeltas. Entretanto o domnio da execuo do concreto nas obras, acarretou um menor controle da produo por parte dos profissionais de engenharia, especialmente em obras de menor porte, muitas vezes delegando-se aos encarregados de obra, tal controle. Somando-se a exigncia por prazos cada vez mais curtos, o emprego da mo de obra muitas vezes desqualificada, e o empobrecimento geral da nao como justificativa para adequao de custos e at mesmo as alteraes ambientais promovidas pelo prprio homem, tais como a poluio e as chuvas cidas, levam hoje a obras de qualidade discutvel, com deteriorao precoce e deficincias generalizadas. Surge como consequncia, a patologia das construes e no caso mais especfico, a patologia das estruturas de concreto, como o ramo da engenharia civil que estuda as origens, formas de manifestao e mecanismos de ocorrncias de falhas e deficincias das edificaes. Este ramo encontra-se em permanente desenvolvimento. Frequentemente aps a construo, com a entrada em servio e durante toda a vida til da edificao que aparecem os sintomas e respectivos danos fsicos caractersticos. Neste sentido esta dissertao apresenta em ANEXO, resultados de pesquisa desenvolvida junto Caixa Econmica Federal sobre origem de patologias ocorridas em edifcios e conjuntos habitacionais, financiados por esta instituio. So casos de obras situadas em Belo Horizonte e regio vizinha, nos quais procurase relacionar a origem da patologia com a etapa do processo construtivo, que pode ser a etapa do projeto, construo ou utilizao.

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Conhecer os mecanismos e formas de deteriorao do concreto, possibilita a promoo de um dos passos fundamentais para a realizao de uma avaliao real das condies das estruturas danificadas e implementar solues. Neste momento, a recuperao e reforo das estruturas surgem como um forte segmento de mercado da indstria da construo civil, e vem atender a necessidade de reestabelecer as condies originais das estruturas danificadas (recuperao), ou promover adequaes da capacidade resistente das estruturas em funo do uso (reforo). Com estimativas recentes, a Federal Highway Administration dos Estados Unidos, prev que os gastos com reparos sejam superiores a 102 bilhes de dlares americanos (MONTEIRO et al., 2000). NEVILLE (2000) afirma que o Reino Unido consome cerca de 4% do seu Produto Nacional Bruto (PNB) com reparo e manuteno de estruturas. No Brasil, os custos estimados pela revista Construo So Paulo, em 1991, so da ordem de 100 bilhes de dlares (PIANCASTELLI, 1997). Pretende-se como objetivo principal desta dissertao, rever de forma crtica os materiais e tcnicas mais recentes e usuais para recuperar ou reforar estruturas de concreto e seus fatores intervenientes. Observam-se na literatura, grandes avanos ocorridos nos ltimos anos atravs do desenvolvimento de novos materiais, assim como inovaes das metodologias de aplicao destes produtos. So apresentados trabalhos recentes de vrios autores, que discutem as vantagens e desvantagens destas tcnicas, onde se aplicam e quais so os principais aspectos do dimensionamento. Outro aspecto tambm decisivo refere-se a estimativa da capacidade resistente residual das peas danificadas, ainda que esta previso seja parmetro apenas para a definio de escorar ou no as peas em anlise. Abordam-se ainda, aspectos da previso de vida til residual a partir de taxas de corroso das armaduras, adotados no projeto de reviso da norma NBR 6118:2000 e aqueles encontrados na literatura. Quanto aos materiais e tcnicas propriamente ditos, os maiores destaques so os concretos e argamassas, considerando-se que se bem projetados e executados so em termos de qualidade e economia um bom princpio, repondo com estes materiais onde era suposto que assim existissem (SOUZA & RIPPER, 1998). So tambm abordados os materiais elaborados, tais como concretos com polmeros, slica ativa, fibras; materiais pr-fabricados tais como argamassas prontas, grautes e adesivos. Alm disto so apresentadas e discutidas as tecnologias de recuperao e reforo incluindo as formas de preparo das superfcies, reparos com argamassas, concretos ou grautes; reforos com o

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concreto, chapas, perfis metlicos, protenso e ainda com o uso de polmeros reforados com fibras, como as folhas flexveis de carbono (CFRP). So abordados aspectos do monitoramento e da manuteno preventiva, visando atendimento aos requisitos da durabilidade e qualidade. Estes so aspectos de fundamental importncia para uma utilizao segura ao longo de toda a vida til da estrutura e para evitar a necessidade de intervenes de alto custo relacionadas com recuperao e reforo.

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CAPTULO 2

2. MECANISMOS DE DEGRADAO DO CONCRETO E DO AO

2.1

Generalidades

Os problemas patolgicos manifestam-se externamente de forma caracterstica, de maneira que se pode deduzir a natureza e os mecanismos envolvidos, assim como prever as provveis conseqncias. Os efeitos da atuao dos agentes agressivos podem ser evitados nas etapas iniciais do processo do construtivo, tais como, na elaborao de um projeto convenientemente detalhado, ou pela escolha criteriosa dos materiais e dos mtodos de execuo. Os sintomas mais comuns, de maior incidncia nas estruturas de concreto, so as fissuras, as eflorescncias, as flechas excessivas, as manchas no concreto aparente, a corroso de armaduras e os ninhos de concretagem segregao dos materiais constituintes do concreto (HELENE, 1992). Certos problemas, como os resultantes das reaes lcalis-agregado e corroso das armaduras s aparecem com intensidade anos aps a produo. O conceito de desempenho reflete o comportamento em servio de cada produto ao longo de sua vida til, no significando, entretanto que o produto esteja condenado se apresentar desempenho insatisfatrio. Neste caso, a estrutura requer imediata interveno tcnica, de forma a reabilit-la. Um modelo proposto por SOUZA & RIPPER (1998), mostrado na FIG.1, apresenta trs histrias de desempenho, em funo de fenmenos patolgicos diversos. Na FIG. 1, a linha em trao duplo ponto, ilustra o fenmeno de desgaste natural da estrutura, que aps interveno, recupera-se seguindo a linha do desempenho acima do exigido para sua utilizao. No segundo caso, a linha cheia, representa uma estrutura submetida a um problema sbito, tal como um acidente, para qual a interveno imediata para voltar ao comportamento satisfatrio. No terceiro

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caso, linha trao ponto, tem-se uma estrutura com erros originais de projeto ou execuo, ou que tenha mudado seu propsito funcional, ou seja, que necessita do reforo, j no comeo de sua vida til. Desempenho

Desempenho mnimo Interveno tcnica Interveno tcnica Interveno tcnica Tempo desgaste natural acidente reforo FIGURA 1 Diferentes desempenhos de uma estrutura com o tempo em funo de diferentes fenmenos patolgicos FONTE: SOUZA & RIPPER, 1998

Portanto para a obteno de desempenho satisfatrio, a estrutura deve atender s condies de segurana em relao aos estados limites ltimo e de utilizao, que contemplam a resistncia, a rigidez, a estabilidade, aspectos estticos, conforto trmico e acstico, entre outros. O concreto fabricado com cimento Portland estabeleceu-se como material de largo e amplo uso na indstria da construo civil, devido s suas caractersticas de baixo custo de fabricao e manuteno, sua resistncia gua e sua moldabilidade. Muitos avanos na tecnologia do concreto ocorreram como resultado de dois aspectos decisivos: a velocidade das construes e a durabilidade do concreto (MEHTA, 1999). Entretanto aspectos relativos durabilidade tm sido amplamente abordados em publicaes recentes, tendo em vista o amplo emprego e o futuro do concreto. O estado atual das estruturas no Brasil assim como em vrios pases do mundo, confirmam a necessidade do enfoque desta questo. O conceito de durabilidade do concreto estabelece os requisitos necessrios de manuteno da capacidade resistente, forma e aparncia da estrutura quando sujeita aos carregamentos e condies

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ambientais. Desta forma, o conceito dos 4C propostos por CALIXTO (1997), devem ser verificados: Cobrimento, Composio, Compactao e Cura. MEHTA (1997) apresenta numa viso holstica, apresentada na FIG. 2, os efeitos ambientais no concreto armado. Neste modelo, ao invs de se adotar separadamente um dos componentes da pasta do cimento ou do concreto como responsvel pelo dano, o modelo considera o efeito dos agentes de deteriorao em todos os componentes da pasta de cimento ou do concreto. O modelo considera ainda que o grau de saturao de gua no concreto tem um papel dominante na expanso e deteriorao se a causa primria da deteriorao ao do gelo, corroso das armaduras, reao lcalis-agregado ou ataque de sulfatos. Observa-se que no estgio 1 ocorre a perda gradual da impermeabilidade, onde praticamente nenhum dano aparente observado. O estgio 2 marca a iniciao do dano, a princpio numa velocidade lenta seguida de taxas mais rpidas. De acordo com a viso holstica de modelo de deteriorao do concreto proposto por MEHTA (1997), no a resistncia, mas a integridade do concreto sob condies de servio que exerce papel fundamental em assegurar impermeabilidade e durabilidade. COSTA (1999) apresenta estudo detalhado de todos os componentes da fabricao do concreto, e como eles podem afetar as caractersticas principais do concreto armado, bem como os aspectos da durabilidade e a anlise dos efeitos deletrios das estruturas de concreto normal e de alta resistncia.

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Estrutura de concreto armado impermevel, contendo fissuras descontnuas, microfissuras e poros

Perda gradual da impermeabilidade assim que as fissuras, microfissuras e poros se tornam mais interconectados.

Ao ambiental (estgio 1, nenhum dano visvel) 1. Efeitos de Temperatura (ciclos de aquecimento/resfriamento, molhagem/secagem) 2. Efeitos de Carregamentos (carregamento cclico, cargas de impacto).

A- Expanso do concreto devido ao aumento da presso hidrulica nos poros, causado por: corroso do ao ataque de sulfatos nos agregados ataque de lcalis nos agregados congelamento da gua (e simultaneidades) B- Reduo na resistncia e rigidez do concreto.

Ao ambiental (estgio 2, iniciao e propagao do dano) l penetrao de gua l penetrao de O e CO l penetrao de ons cidos, como Cl- e SO4--

Fissurao, lascamento e perda de massa.

FIGURA 2 Modelo holstico da deteriorao do concreto a partir dos efeitos ambientais. FONTE: adaptado de MEHTA, 1997

Os critrios de durabilidade para reparos de concreto diferem daqueles adotados para uma nova estrutura. Os desafios a serem travados referem-se aos ataques fsicos e qumicos provenientes do ambiente externo estrutura, assim como aos ataques do ambiente interno e das mudanas internas promovidas pela execuo do reparo. Logo aps a aplicao, o reparo experimenta a retrao por

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secagem e deforma-se de acordo com as caractersticas do material empregado, a temperatura e umidade do ambiente, a geometria do reparo, o grau de restrio, e a temperatura do material e do substrato. De acordo com VAYSBURD & EMMONS (2000), parece que a indstria da construo no presta a devida ateno s particularidades do reparo do concreto e suas diferenas com uma construo nova. Aqueles autores propem um modelo holstico para entendimento do processo, FIG. 3. Portanto ao se definir pela execuo do reparo, a seleo de materiais e misturas para o concreto deve ser guiada pelas caractersticas de performance desejada e pelo custo. GERWICK, apud MEHTA (1997), relacionou custos para a adoo de medidas preventivas ou corretivas que normalmente so utilizadas para minimizar a degradao do concreto devido corroso das armaduras indicados na TAB.1. Os nmeros tm efeito ilustrativo para fins de comparao, visto referir-se a dados de 1994, para pases ocidentais: TABELA 1 Custo percentual % custo da estrutura nova Uso de cinza volante ou escria como substituto parcial do cimento Pr resfriamento da mistura do concreto Uso de slica ativa e um superplastificante Aumento da cobertura at 15 mm Adio de misturas inibidoras de corroso Pintura epxi nas armaduras Proteo externa Proteo catdica FONTE: GERWICK, apud MEHTA, 1997 0 3 5 4 8 8 20 30

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Estrutura de concreto reparadaReparoMudanas de volume restringidas Aderncia enfraquecida entre as armaduras e o concreto ao longo do permetro do reparo

Ambiente externo e efeitos de carregamento

Fissurao Aumento da permeabilidade ao longo do permetro do reparo Aumento da permeabilidade

Penetrao de H20, CO2, Clpelo interior

Penetrao de H2O e Cl- pelo exterior

1) Despassivao da armadura 2) Formao de produtos da corroso 1) Acmulo e expanso dos produtos de corroso 2) Perda da aderncia entre a armadura e o material de reparo

Expanso, mais fissurao, alargamento das fissuras existentes, destacamento.

Expanso,fissurao,destacamento do concreto existente adjacente ao reparo

Perda do reparoFIGURA 3 Um modelo holstico da perda de um reparo FONTE: adaptado de VAYSBURD & EMMONS, 2000

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Observa-se que a adoo das quatro primeiras opes reduzir a permeabilidade do concreto, tendo o efeito de ampliar o estgio 1 com custo reduzido. Quanto adoo das quatro ltimas opes que prolongam o estgio 2, ou seja, aps a perda da impermeabilidade, o custo elevado, com informaes limitadas quanto extenso da vida til. Esta ltima pode ser entendida como o perodo de tempo no qual a estrutura pode desempenhar as funes para as quais foi projetada, sem custos inesperados de manuteno. Os demais componentes incorporados estrutura, tais como drenos, juntas e aparelhos de apoio, possuem vida til mais curta que a do concreto, o que exige previses adequadas para suas substituies e manutenes, uma vez que esto ali para proteger a estrutura do concreto. Conceitos atuais foram propostos por ANDRADE (2000), que apresenta uma metodologia de clculo da vida til em nveis, desde os mtodos tradicionais por requisitos, nvel 0, at mtodos avanados por propriedades, que so os nveis I, II e III para os quais deve-se verificar diferentes propriedades do concreto, QUADRO 1.

QUADRO 1 Nveis de definio de vida til NVEL 0 I II III FONTE: ANDRADE, 2000 RESISTNCIA Requisitos tradicionais Resistividade eltrica Inversa da velocidade de penetrao Inversa do coeficiente de difuso VERIFICAO Valores limites Resistividade mnima Penetrao agressores Coeficiente de difuso mnimo de frente de

No nvel 0 ou seja pelos mtodos tradicionais, para garantir a durabilidade do concreto deve-se atender a certos requisitos, limitando-se os valores da mxima relao a/c, o contedo mnimo de cimento e a espessura mnima de cobrimento da armadura ou a mxima largura de fissuras transversais s armaduras. Este mtodo entretanto, fornece resultados insatisfatrios e insuficiente para estruturas em meios agressivos (presena de cloretos), ou quando se pretendem vidas em servio superiores a 50 anos.

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Os mtodos avanados ou por propriedades, calculam o tempo necessrio para que os agentes agressores alcancem a armadura a partir de uma caracterstica do concreto que ser verificada. A verificao determinstica da durabilidade consistir em calcular que se cumpra a seguinte expresso (1):

Ramb SambOnde:

(1)

Ramb = Resistncia ao agressiva Samb = Solicitao ou ao da agressividade ambiental, que est submetida a estruturaDesta forma, a metodologia para o clculo da vida til por propriedades, prev as seguintes etapas: estabelecimento do perodo de vida til, definio do estado limite de despassivao ou deteriorao admissvel e a periodicidade da manuteno. Em seguida a determina-se a agressividade ambiental, Samb e a seleo da propriedade do concreto controladora do processo de deteriorao, para posteriormente calcular a espessura mnima de cobrimento, Ramb. Consideraes posteriores podem ser feitas se a espessura calculada for excessiva. importante observar que a limitao da vida til tem conseqncias tcnicas e legais, j que supe responsabilidade civil. Solues para aumentar a vida til de novas estruturas de concreto armado, incluem o uso de misturas inibidoras da corroso, pintura epxi das barras da armadura, pinturas protetoras da superfcie do concreto e proteo catdica da estrutura, para as quais os nus devem ser ponderados na relao custo x benefcio, e para os quais poucos dados na literatura constatam a extenso da vida til, aps a aplicao destes materiais e tecnologias. Quanto s estruturas j existentes expostas a ambientes agressivos ou a serem recuperadas, observa-se o rpido crescimento da indstria de reparos, destacando-se hoje, o uso de aditivos superplastificantes contendo cinza volante e slica ativa, protees externas do concreto atravs de pinturas e proteo catdica da estrutura, para fins de prolongamento da vida til. A agressividade do meio ambiente relaciona-se s aes fsicas e qumicas que atuam sobre a estrutura do concreto. Em geral, os ambientes agressivos so aqueles que apresentam alto nvel de cloretos e sulfatos em solos nativos, alto nvel de cloretos em guas naturais, ambientes muito quentes (t>40C), alta umidade relativa (>90%) e em atmosferas contendo altas quantidades de sais transportados pelo ar e componentes sulfurosos. Quando combinados com concreto de alta permeabilidade e cobrimentos inadequados da armadura, certamente a deteriorao precoce ocorrer.

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O projeto de reviso da NBR 6118, apresenta classificaes da agressividade segundo as condies de exposio da estrutura ou suas partes, e ainda uma classificao mais rigorosa, com base na concentrao efetiva de substncias agressivas presentes no ambiente, tais como CO2, NH4+, MG2+, SO42- e slidos dissolvidos. Apesar de tais classificaes, observa-se que quantificar o ambiente tarefa rdua, no s devido s mudanas climticas em curso, o agravamento da poluio e seus desdobramentos, como as possveis mudanas na destinao de uso de uma estrutura. O desenvolvimento de um projeto de reparo requer uma idia clara de qual ambiente externo envolve a estrutura, assim como qual ser o provvel comportamento deste ambiente. Quanto ao ambiente interno ao reparo e quais as mudanas promovidas pela sua execuo, pouco se sabe sobre seu comportamento, visto que este ambiente est constantemente sendo modificado por interaes internas e externas. interessante lembrar que tanto os produtos de hidratao quanto os produtos resultantes de reaes deletrias no concreto so extremamente sensveis umidade (MONTEIRO et al., 2000), sendo a gua agente primrio nos processos fsicos de degradao e fonte para processos qumicos de degradao. Quanto s condies climticas, o frio, o calor e a umidade, agravados pelo vento, podem promover srios efeitos patolgicos. Os materiais utilizados na fabricao das estruturas de concreto armado, devido s suas propriedades intrnsecas so passveis de manuteno, ou seja, deve-se adotar um conjunto de atividades necessrias garantia do desempenho satisfatrio da estrutura ao longo do tempo, prolongando sua vida til. A periodicidade da manuteno funo do tipo de uso, dos materiais utilizados e dos agentes agressivos atuantes. Segundo CNOVAS (1988), a manuteno deve comear simultaneamente com o incio da construo e com intensidade varivel de acordo com a qualidade dos materiais empregados e com a qualidade da execuo. Seria prudente acrescentar que a manuteno deve ser pensada ao se planejar a obra, atravs de projetos adequadamente elaborados, integrados entre si, utilizando-se de solues que permitam facilitar a execuo da obra e a manuteno futura. Nos chamados crculos da qualidade da construo civil, observados na FIG. 4, estabelecida a coresponsabilidade do proprietrio, investidor e usurio de forma que os sistemas de manuteno concebidos pelos projetistas sejam viabilizados pelo construtor e mantidos pelo usurio.

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Qualidade do produto em utilizao

Propsito Custo da Construo

Qualidade dos requisitos necessrios Requisitos funcionais definidos por usurio e proprietrio

Caracterstica da Construo

Qualidade da construo e dos materiais

Caracterstica do projeto

Qualidade do projeto

FIGURA 4 Crculos da qualidade para a construo civil (CEB Boletim 183/89) FONTE: SOUZA & RIPPER, 1998

CALIXTO (1997) reala a presena do usurio como participante do processo, contribuindo com manutenes peridicas, de forma a garantir a durabilidade da construo. Sugere ainda que sejam elaborados manuais tcnicos de utilizao e manuteno da edificao, onde constem consideraes bsicas do projeto, tais como quais so as sobrecargas admissveis e quais foram os materiais utilizados, assim como registros de ocorrncias do perodo de execuo da obra e indicaes para a manuteno, como periodicidade e pontos sujeitos a maior ateno. Um conceito importante o do monitoramento das estruturas, tais como pontes, viadutos, barragens, que tem por objetivo controlar as condies de segurana funcional e sua interao com o ambiente, compreendendo os procedimentos de observao do comportamento, interpretao dos dados e tomada de deciso. Na fase do projeto do monitoramento a ser estabelecido, elaborado um plano de observao. Ensaios laboratoriais e in situ, inspees visuais e instrumentao propiciam a coleta dos dados. Os mtodos de anlise atualmente empregados so os determinsticos e os probabilsticos (BERNARDES & ANDR, 1997). A interpretao dos resultados consiste no estabelecimento de modelos e critrios de forma a explicar o comportamento estrutural e emitir parecer sobre as condies de segurana ou rever hipteses assumidas no projeto. Portanto, o monitoramento fornece parmetros para a manuteno, para possveis intervenes de recuperao e para a otimizao de novos projetos.

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Ao aplicar os materiais e tecnologias de recuperao e reforo, constata-se que aes podem ser planejadas de antemo, de forma que os servios satisfaam alguns requisitos de qualidade estabelecidos, ou seja, que a garantia da qualidade esteja prevista em cada fase do processo. Tcnicos, construtores e administrao pblica esto conscientes que de forma geral, a qualidade rentvel a curto e longo prazo e no apenas do ponto de vista econmico, mas tambm em relao ao prestgio nacional e internacional (CNOVAS, 1988). Pode-se observar numa viso mais ampla, que uma seleo cuidadosa dos materiais e sua aplicao podem ter um significativo impacto na qualidade requerida. interessante lembrar que materiais e tecnologias tambm devem ser compatveis com as questes ambientais. KREIJGER, apud MEHTA & MONTEIRO (1994), sugere: Uma vez que so as pessoas que determinam como os materiais so usados na sociedade, cada projetista, ao fazer a escolha dos materiais de construo, tambm responsvel pelas conseqncias ecolgicas e sociais desta escolha. A indstria do concreto necessariamente dever incorporar tecnologias compatveis com as questes ambientais. MOTA (1997) define desenvolvimento sustentado como aquele que alm dos aspectos sociais e econmicos, considera as caractersticas ambientais, de forma a garantir para geraes atuais e futuras, um ambiente que lhes proporcione a indispensvel qualidade de vida. Portanto desenvolvimento sustentado significa tambm um processo de mudana de procedimentos, no qual os recursos, os investimentos e o desenvolvimento tecnolgico atendam as necessidades humanas no presente, resguardando ainda o futuro. Vale lembrar o trinmio proposto por MEHTA (1999), que enumera trs elementos essenciais para o estabelecimento desta nova indstria do concreto, que so interdependentes entre si: a conservao dos materiais de fabricao do concreto, o aumento da durabilidade das estruturas de concreto e uma mudana de direo da viso reducionista para uma viso holstica na pesquisa tecnolgica do concreto e na educao, conforme a FIG.5. Desenvolvimento sustentado da indstria do concreto

Conservao dos materiais

Uma viso holstica na educao e pesquisa

Aumento da durabilidade das estruturas de concreto

FIGURA 5 Elementos para uma nova indstria do concreto FONTE: adaptado de MEHTA, 1999

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2.2

Mecanismos bsicos de degradao

Conforme MEHTA & MONTEIRO (1994), efeitos qumicos deletrios incluem a lixiviao da pasta de cimento por solues cidas, reaes expansivas envolvendo ataque por sulfatos, reaes lcaliagregados e corroso das armaduras no concreto. Efeitos fsicos incluem desgaste da superfcie, fissuras causadas pela presso de cristalizao de sais nos poros e exposio a temperaturas extremas, tais como congelamento ou fogo. Na prtica, vrios processos qumicos e fsicos de deteriorao atuam ao mesmo tempo, podendo inclusive reforarem-se mutuamente. De acordo com o projeto de reviso da Norma NBR 6118 devero ser levados em conta os mecanismos mais importantes de envelhecimento e deteriorao da estrutura de concreto, descritos no QUADRO 2. Somados a estes mecanismos, ainda devero ser considerados aqueles relacionados com as aes mecnicas, trmicas, impactos, deformao lenta, entre outros. QUADRO 2 Principais mecanismos de envelhecimento e deteriorao das estruturas de concreto armado MECANISMO1. Lixiviao

AGENTESguas puras, Carrear carbnicas hidratados agressivas e cidas cimento

AOda

SINTOMATOLOGIAcompostos - Superfcie arenosa ou com agregados pasta de expostos sem a pasta superficial;Eflorescn-cia de carbonato; - Elevada reteno de fuligem / fungos

2. Expanso

expansivas e - Superfcie com fissuras aleatrias e guas e solos Reaes contaminados por deletrias com a pasta de esfoliao cimento hidratado sulfatos - Reduo da dureza e do pH Agregados reativos Reaes entre os lcalis do - Expanso geral da massa do concreto cimento e certos agregados - Fissuras superficiais e profundas reativos Transformaes de produtos - Manchas, cavidades e protuberncia na ferrugino-sos presentes nos superfcie do concreto agregados - Requer ensaios especficos - Em casos mais acentuados, apresentam manchas, fissuras, destacamentos do concreto, perda da seo resistente e da aderncia

3. Expanso

4.Reaes deletrias Certos agregados

5. Despassivao da Gs carbnico da Penetrao por difu-so e armadura atmosfera reao com os hidrxidos alcalinos dos poros do concreto, reduzindo o pH dessa soluo 6. Despassivao da Cloretos armadura

Penetrao por difu- - Requer ensaios especficos so,impregnao ou - Ao atingir a armadura apresenta os absoro capilar, mesmos sinais do item 5. despassivando a superfcie do ao.

A seguir sero revistos os principais efeitos qumicos e fsicos prejudiciais ao concreto.

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2.2.1 Lixiviao do concreto Em cada um dos principais casos de deteriorao das estruturas de concreto, a gua est implicada no mecanismo de expanso e fissurao e como veculo de difuso de agentes agressivos. No caso da lixiviao do concreto, ocorre a dissoluo e o arraste do hidrxido de clcio [Ca(OH)2] da massa endurecida, pela ao do fluxo contnuo da gua atravs da estrutura do material. O potencial hidrogeninico (pH) do concreto diminudo, dando lugar decomposio de outros hidratos, aumentando sua porosidade e facilitando a desintegrao (SOUZA & RIPPER, 1998). Surgem como resultado da lixiviao as formaes do tipo estalactites e estalagmites.

2.2.2 Corroso das armaduras Um dos produtos de hidratao do cimento a portlandita, hidrxido de clcio [Ca(OH)2], que confere ao concreto um pH por volta de 12,5, envolvendo a armadura em meio alcalino. Esta alcalinidade fornece resistncia corroso, mesmo em ambientes onde a corroso favorvel. A corroso das armaduras apresenta-se na maioria das estruturas de concreto deterioradas. Assim que se inicia o processo, a taxa de corroso controlada pela condutividade do concreto, pela diferena de potencial entre as reas catdicas e andicas e pela taxa de oxignio que alcana o catodo. As estruturas de concreto armado localizadas em ambientes agressivos, so especialmente propensas corroso pela entrada de cloretos. Na presena de grandes quantidades de cloretos, o concreto tende a conservar mais umidade, aumentando o risco de corroso pela diminuio da resistividade eltrica do concreto. So fontes comuns de cloretos os aditivos, os agregados contaminados por sais, guas de amassamento contaminadas e a penetrao de solues com sais degelantes, salmouras industriais, maresias ou nvoas de ambiente marinho ou gua do mar (impregnao da superfcie). J em atmosferas cidas, urbanas e industriais, o fenmeno da carbonatao mais intenso. Tal fennemo associado ao do monxido (CO) e dixido de carbono (CO2) do ar, alm de outros gases cidos tais como SO2 e H2S, que impregnados no concreto, reagem quimicamente com o hidrxido de clcio do concreto, formando o carbonato de clcio (CaCO3). A reao se d a uma velocidade lenta, expressa pela lei parablica e = k.t, que atenua-se com o tempo. Esta atenuao pode ser explicada pela hidratao crescente do cimento, alm dos prprios produtos da reao que

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colmatam os poros superficiais, dificultando cada vez mais o acesso dos gases presentes no ar ao interior do concreto. De acordo com MEHTA & MONTEIRO (1994), se os poros estiverem preenchidos com gua, quase no haver carbonatao, devido baixa taxa de difuso do CO2 na gua. Casos os poros estejam secos (concreto seco em estufa), o CO2 difundir entre eles, mas a carbonatao no ocorrer pela falta de gua. Se os poros estiverem parcialmente preenchidos com gua, a frente de carbonatao avanar at profundidades onde os poros apresentem esta condio favorvel. O dano no concreto resultante da corroso da armadura manifesta-se sob a forma de expanso volumtrica, fissurao e lascamento do cobrimento. A FIG. 6 tem carter ilustrativo, apresentando os volumes relativos de alguns dos principais produtos de corroso, que indicam um aumento de at seis vezes em relao ao volume do ao metlico original.

Fe FeO Fe3O FeO 4 Fe2O3 Fe(OH)2 Fe(OH)3 Fe(OH)3, 3H2O

0

1

2

3

4

5

6

7

Volume (cm3)

FIGURA 6 Volumes relativos do ferro e de alguns de seus produtos de corroso FONTE: CASCUDO, 1997

Considerando que os mecanismos da passivao, despassivao e corroso no concreto que ainda no so bem compreendidos (KURTIS et al., 2000), a melhoria da compreenso dos mecanismos essencial para o desenvolvimento de projetos mais eficientes, assim como para o estabelecimento de estratgias de construo e reparos. MONTEIRO et al. (2000) afirmam que o grande esforo de pesquisa para melhoria da microestrutura do concreto possibilitou a obteno de estruturas de concreto resistentes corroso. Entretanto, pouco tem sido pesquisado quanto ao ao, de forma a se obter um melhor desempenho corroso. Pensando nisto, estes autores pesquisaram o desempenho de aos bi-fsicos, contendo ferrita e martensita. Os ensaios determinaram as propriedades mecnicas e eletroqumicas dos aos e foram

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comparados com aos ASTM. Segundo aqueles autores, o ao bifsico apresentou comportamento muito superior ao ao normal, tendo este ltimo indicado perda de massa aproximadamente quatro vezes maior que a perda de massa dos aos bi-fsicos. O uso de misturas inibidoras de corroso, a pintura epxi das armaduras e a proteo catdica so basicamente os maiores avanos tecnologicamente conhecidos com o propsito de aumentar a vida til das estruturas de concreto armado expostas a ambientes corrosivos.

2.2.3 Reaes lcali-agregado A deteriorao decorrente da interao entre certos agregados e a soluo alcalina resultante da hidratao de cimentos com alta taxa de lcalis, no concreto, conhecida como reao lcali-slica ou lcali-agregado (ASR). A reao produz gel que absorve gua e expande em volume, resultando em fissurao e desintegrao do concreto. Ocorre a perda da resistncia, diminuio do mdulo de elasticidade e da durabilidade. MONTEIRO et al. (2000) afirmam que no se sabe exatamente como a composio qumica do gel se modifica durante a reao e como esta afeta a capacidade do gel de se expandir, tendo sido relatadas anlises diferentes da composio do gel. Tambm so ignorados os efeitos da incorporao de ons lcalis no silicato de clcio hidratado (C-S-H), visto que, cimentos com alto teor de lcalis produzem C-S-H mais gelatinoso e mais propenso retrao por secagem. No modelo proposto por HELMUTH e STARK apud MEHTA (1997), num primeiro estgio, ocorre a retrao por secagem e finas fissuras na superfcie do concreto, sem produtos considerveis da reao lcalisagregado. Num segundo estgio, o aumento da permeabilidade do concreto devido aos efeitos ambientais, precussor da penetrao da mistura, que essencial para a expanso dos gis alcalinos. Com o objetivo de avaliar o efeito do ltio na reduo da reao lcali-agregado, MONTEIRO et al. (2000) desenvolveram um estudo atravs de microscopia de raios X moles (XM-1), a partir de gel de ASR obtido nas galerias da barragem de Furnas. O XM-1 um microscpio de alta resoluo construdo e operado na Universidade de Berkeley, Califrnia, cujas caractersticas principais encontram-se detalhadas no trabalho original. Para examinar o efeito do ltio, o gel foi exposto a duas solues: NaOH 0,7 M , para fins de controle e NaOH 0,7M + LiCl 0,1M. A partir das imagens geradas pelos raios X moles, foram mostrados produtos de diferentes morfologias, sugerindo dois mecanismos pelos quais o ltio pode reduzir a expanso do gel: um primeiro mecanismo que reduz a

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repolimerizao diminuindo o potencial de expanso; o segundo mecanismo que promove a agregao de partculas relativamente grandes. Os resultados obtidos confirmam a eficincia do equipamento para observao das reaes qumicas in situ, o que lhe garante grande futuro. Considerando que os efeitos da armadura na expanso e fissurao decorrentes da ASR, e que o comportamento estrutural de elementos deteriorados pela reao no so bem compreendidos, FAN & HANSON (1998) analisaram o efeito da reao de expanso e fissurao decorrente da reao lcali-slica no comportamento estrutural de vigas de concreto armado e nas propriedades mecnicas de cilindros feitos com o mesmo concreto. As vigas foram condicionadas sob imerso em uma soluo alcalina por um ano, para acelerar a reao ASR, sendo que duas vigas foram previamente carregadas de maneira a fissurar na parte tracionada, para simular as condies de servio. Fissuras decorrentes da expanso foram observadas aps seis meses de exposio, localizadas no topo das vigas e orientadas na direo paralela armadura. Devido restrio da armadura, a expanso longitudinal no nvel da armadura, foi bem reduzida. A expanso na direo transversal tambm foi reduzida. Entretanto, aps um ano, a resistncia flexo das vigas que sofreram expanso decorrente da ASR, eram aproximadamente a mesma daquelas que no sofreram reao. Para as vigas pr-fissuradas, simuladoras das condies de servio, o efeito da expanso tambm no foi significativo quanto resistncia flexo. Quanto aos cilindros, aps a fissurao decorrente da expanso, a resistncia compresso, a resistncia ao cisalhamento e o mdulo dinmico, foram significativamente reduzidos. Portanto, a reao ASR teve efeito prejudicial maior nas propriedades mecnicas dos cilindros que no comportamento estrutural das vigas de concreto armado. Os efeitos da expanso do concreto armado devido a ASR quanto resistncia ao cisalhamento, foram examinados por AHMED et al. (1998), para carregamento esttico e cclico. Foram analisadas dezesseis vigas divididas em quatro grupos, contendo vigas de referncia, sem as reaes de expanso para fins de comparao: vigas com e sem estribos, bem ou mal ancoradas, tendo em duas vigas armao na regio de compresso. Segundo os autores, nas vigas submetidas a reao ASR, o gel foi claramente visvel dentro das fissuras, indicando que grandes quantidades de gel estavam presentes nas amostras. A cor do gel mudou do branco para marrom a medida que as vigas foram secando. A deformao do ao nas vigas expandidas aps o tempo de cura, foi de 1600 microstrain enquanto nas vigas de controle o valor foi de 130 microstrain. Observou-se que a introduo da armadura de compresso promoveu reduo na expanso. Os valores indicaram que os efeitos da boa ancoragem e da presena de estribos reduziram os efeitos deletrios da ASR. Os autores concluram que a ASR aumenta a resistncia ao cisalhamento de vigas de concreto armado, com ou sem estribos, em carregamentos estticos e cclicos, devido ao efeito benfico da hidratao do

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cimento. Este benefcio maior que os efeitos decorrentes da fissurao devido a ASR, sendo que o gel da ASR atua como um forte filer, reduzindo a perda da resistncia trao devido a reao. De acordo com FAN & HANSON (1998), mtodos para prevenir ou minimizar a deteriorao por ASR, incluem evitar o uso de agregados reativos, limitao do contedo de lcalis no cimento e a incorporao do uso de pozolanas e outras misturas apropriadas no concreto. MEHTA & MONTEIRO (1994) acrescentam que o controle de acesso de gua ao concreto fator desejvel para impedir expanses excessivas no concreto.

2.2.4 Ataque de sulfatos O ataque de sulfatos pode manifestar-se na forma de expanso do concreto e na perda progressiva de resistncia e massa, devido deteriorao na coeso dos produtos de hidratao do cimento. Conforme CARMONA FILHO (2000), o aluminato triclico do cimento pode reagir com sulfatos solveis, em uma reao acompanhada com grande expanso, resultando no composto sulfoaluminato triclcico. Segundo JANOTKA & STEVULA (1998), dois tipos de corroso por sulfatos podem ser verificados: a corroso provocada pela formao do sulfato de clcio (H2S), e a corroso causada pela etringita (C3A.3CS.H32). De acordo com COLLEPARDI (1999), a deteriorao provocada pela etringita ocorre na presena simultnea de trs elementos: microfissurao, exposio a gua ou ar saturado e liberao de sulfato tardio. Na ausncia de um dos trs elementos, a reao no ocorre, o que explica o carter errante deste fenmeno. A maioria dos solos contm sulfato na forma de gipsita (0,01 a 0,05%), em quantidade inofensiva ao concreto. Maiores concentraes so devidas presena de magnsio e sulfatos alcalinos. O sulfato de amnia est presente nos solos e guas de agricultura. Efluentes de fornos e indstrias qumicas podem conter cido sulfrico. Deformao de material orgnico levam a formao de H2S, que pode ser transformado em cido sulfrico pela ao de bactrias. A chuva cida e neblina em reas urbanas, contm poluentes tais como sulfatos, nitrato, ons de amnia, chumbo, cobre, nquel e aldedos, sendo portanto potencialmente agressivas. A quantidade e natureza do sulfato presente, o nvel da gua e sua variao sazonal, o fluxo da gua subterrnea e porosidade do solo, a forma da construo e a qualidade do concreto so fatores que influenciam o ataque por sulfatos (MEHTA & MONTEIRO, 1994).

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Sabendo-se que alguns tipos de cimento, especialmente aqueles com baixo teor de C3A, podem aumentar a resistncia ao ataque de sulfatos, vrios pesquisadores tm-se ocupado do assunto. Outros fatores tambm como a substituio do cimento Portland por cinza volante, slica ativa e escria de alto forno granulada, tambm aumentam a resistncia contra o ataque de sulfatos, pelo fato da reao pozolnica consumir uma parte do hidrxido de clcio (C-H) produzido pela hidratao do cimento, formando uma quantidade menor de H2S. JANOTKA & STEVULA (1998), em trabalho recente analisaram o efeito da substituio parcial do cimento pela adio da bentonita e zeolita, de forma a conseguir melhores resultados que os obtidos com o uso dos cimentos pozolnicos tpicos como a slica ou a escria. Cimentos com bentonita so frequentemente utilizados para construo de paredes de fechamento de canais subterrneos, apresentando entretanto, baixa resistncia a agresso de sulfatos. Foram analisados corpos de prova, que aps cura por 21 dias, foram mantidos por 365 dias em soluo de gua com 10% de sulfato de sdio (N-S), em temperatura ambiente. As amostras foram testadas quanto a resistncia compresso, mdulo dinmico de elasticidade e mudanas de peso. Os autores concluram que aps 30 dias, as amostras com cimento com bentonita estavam completamente destrudas, enquanto que nenhum dano foi observado aps 365 dias na amostras de cimento com zeolita, as quais apresentaram inclusive aumento na resistncia compresso. Segundo os autores tal comportamento indicou a alta reatividade da zeolita com o calcreo, provocando alto consumo de hidrxido de clcio pela reao pozolnica da zeolita. A melhor proteo contra ao ataque de sulfatos a baixa permeabilidade obtida pelo alto consumo de cimento, baixa relao a/c, compactao e cura apropriadas.

2.2.5 Efeitos fsicos decorrentes do fogo e do congelamento Quanto aos efeitos da ao do fogo, que caracterizam-se basicamente pela alterao da cor e perda da resistncia, em funo direta da temperatura que o incndio atinge, sabe-se que a degradao do concreto ocorre por volta dos 6000C. A fratura do concreto ocorre devido a expanso dos agregados, que desenvolvem tenses em funo do coeficiente de dilatao trmica dos agregados. (SOUZA & RIPPER, 1998). Quanto aos efeitos da ao do congelamento, o mais comum a fissurao e o destacamento do concreto causados pela expanso da pasta de cimento, por repetidos ciclos gelo-degelo. Segundo MONTEIRO et al. (2000), o conceito introduzido por POWERS & HELMUTH de presso osmtica, em que a gua se move em direo do vazio capilar onde o gelo foi formado, capaz de explicar as

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conseqncias deletrias do uso de sais. Na teoria da presso osmtica, dois fenmenos criam um gradiente de concentrao, que aumenta a concentrao de gua no poro: a gua na forma lquida nos pequenos vazios capilares e a gua nos grandes vazios capilares onde o gelo j se formou. Tendo em vista a no existncia de trabalhos experimentais referentes a caracterizao direta desta formao de gelo na pasta de cimento, MONTEIRO et al. (2000) apresentaram duas novas tcnicas de microscopia com a utilizao do microscpio eletrnico mantido a temperaturas criognicas e a microscopia de solidificao direcionada. Na pesquisa descrita pelos autores, apresentado um mtodo de se observar gelo nos vazios, atravs de microscpio eletrnico de varredura mantido a baixas temperaturas. O microscpio permite descrever a morfologia do gelo numa pasta de cimento congelada, com as indicaes de mudana a medida que o gelo sublima. O microscpio eletrnico permite a obteno de imagens e a tcnica da solidificao direcionada permite obter informaes do processo dinmico. A incorporao de ar ao concreto representa uma maneira efetiva de reduo de riscos de danos pela ao do congelamento.

2.2.6 Deteriorao por desgaste superficial A deteriorao da superfcie do concreto, decorrente dos fenmenos fsicos da eroso, abraso e da cavitao pode diminuir a vida til do concreto. Estes fenmenos podem ser acelerados principalmente quando a pasta de cimento do concreto tm elevada porosidade. Para obteno de elevadas resistncias aos fenmenos de eroso e abraso, deve-se utilizar concretos com resistncia compresso superior a 28 MPa, baixa relao gua/cimento, uso de agregados com granulometria adequada, verificao do uso de adies minerais, baixa consistncia e condies apropriadas de cura. Quanto ao fenmeno da cavitao, um concreto resistente no necessariamente suficiente para a preveno de danos. Alguns autores sugerem a adoo de medidas em projeto, tais como evitar mudanas bruscas da declividade e irregularidades da superfcie como formas adicionais de preveno do fenmeno.

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CAPTULO 3

3. ASPECTOS DECISIVOS PARA RECUPERAR OU REFORAR

3.1 Aspectos gerais As intervenes necessrias para restituir o desempenho da estrutura devem respeitar os pontos de vista tcnico, econmico e scio-ambientais, atendendo ao disposto na FIG. 7. Desta forma, caso o desempenho de uma estrutura seja insatisfatrio, alternativas se apresentam tais como recuperar, reforar, limitar seu uso ou ainda, no caso mais extremo, demolir. Os pontos principais de um projeto de recuperao consideram uma avaliao das condies da estrutura existente a ser reparada, as solues cabveis e protees adicionais. Segundo CNOVAS (1988), existem defeitos estruturais localizados e de pouca importncia, que no afetam o restante da estrutura. Por este motivo, sua reparao pode ser realizada de forma imediata, sem necessidade de se esperar resultados de anlises e pesquisas. Outros defeitos so de tal monta que exigiro um estudo completo da obra. Devem ser considerados tambm parmetros sociais, artsticos, econmicos, dentre outros, que podem influir consideravelmente na deciso quanto a urgncia de reparar ou reforar. Aspectos estticos tambm podem limitar as solues, tendendo a restringir a concepo de solues. A diversidade de danos e de possibilidades de ocorrncia, dificulta a elaborao de normas de recuperao e de reforo. Por outro lado, o monitoramento de estruturas recuperadas desponta como uma real possibilidade, cujos resultados so importantes para o estabelecimento de critrios mnimos de desempenho para novos reforos.

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Estrutura com desempenho satisfatrio? Sim No

Recuperao

Reforo

Limitao de utilizao

Demolio Intervenes para extenso da vida til estrutural FIGURA 7 Hipteses para reconverso de estruturas com desempenho insatisfatrio FONTE: SOUZA & RIPPER, 1998

Antes de se proceder recuperao ou reforo da estrutura necessrio um trabalho extensivo de investigao, buscando-se a memria da obra, ou seja, projetos iniciais, plantas, memrias de clculo, especificaes de materiais e resistncias, dentre outros documentos. Se existentes, podero ser conferidos durante vistoria local. Caso contrrio, dever ser providenciado levantamento detalhado da estrutura. Pode-se neste momento verificar a relao projeto original e o projeto como construdo. Durante a inspeo deve-se ter em mente a segurana pessoal do profissional, evitando-se riscos. Muitas vezes so necessrios equipamentos de segurana como roupas especiais, mscaras, botas, etc. Alguns autores sugerem a visualizao externa da verticalidade dos pilares e paredes e a horizontalidade das peas, antes de entrar na edificao. Com o objetivo de verificar a integridade estrutural, a capacidade de carga resistente da estrutura e as condies de deteriorao da mesma, vrios autores (ANDRADE, 1992; CARMONA FILHO, 2000; KAY, 1992) sugerem a diviso do processo em duas etapas. Numa fase inicial so determinadas as dimenses gerais e propriedades globais da estrutura atravs da realizao de alguns ensaios com os materiais, tais como profundidade de carbonatao, presena de cloretos e qualidade do concreto, pelos mtodos da porosidade e resistncia.

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Registra-se todos os sintomas visuais, inclusive retirando-se o cobrimento do concreto em pontos singulares, para a observao direta das armaduras. Sugere-se o preenchimento de fichas de antecedentes, que referem-se estrutura e meio-ambiente. Numa segunda fase, aspectos particulares so examinados em detalhes. Uma inspeo detalhada pode quantificar a extenso da deteriorao e caracterizar todos os elementos da estrutura, sendo importante planejar e prover os meios de acesso a todos os elementos a inspecionar, assim como a disponibilidade de energia, gua e outros meios auxiliares para a realizao dos trabalhos. Os principais instrumentos utilizados numa inspeo so a rgua e metro, giz-estaca, fio de prumo, nvel dgua, escova de cerdas metlicas, lupa, binculo, lanterna, mquina fotogrfica, filmadora, fissurmetro, extensmetro mecnico ou eltrico, martelo de gelogo, furadeira eltrica de impacto, pacmetro, esclermetro, equipamento de acesso do tipo escada, cavalete, dentre outros, equipamento individual de proteo (CARMONA FILHO, 2000). Quanto as tcnicas e ensaios mais frequentes no diagnstico de uma estrutura deteriorada, esto a determinao da espessura carbonatada, a dosagem de cloretos e sulfatos, a extrao de testemunhos de concreto e armadura, a determinao da massa especfica, permeabilidade e resistncia mecnica do concreto, o mapeamento do potencial eltrico do concreto, a intensidade de corrente de corroso, a radiografia-x, gamagrafia e a realizao de prova de carga. de fundamental importncia conhecer as causas que motivaram os danos. Uma abordagem criteriosa da estrutura dever analisar aspectos qualitativos e quantitativos do concreto, da armadura e do desempenho das estruturas como um todo. Isto requer o uso de tcnicas que avaliem as condies das construes e estruturas, tais como dimenses dos componentes estruturais, avaliao do grau de adensamento do concreto, deteco de vazios e deteriorao de materiais, dentre outras caractersticas, e preferencialmente, sem interrupo das funes do elemento a ser estudado. Dado o surgimento de inmeros casos de patologia em estruturas de concreto armado, aliado preocupao com o controle de qualidade das estruturas recentes e a manuteno de estruturas em geral, as tcnicas de ensaios de avaliao de estruturas acabadas, tm se desenvolvido intensamente nas duas ltimas dcadas, com o objetivo de prevenir e corrigir tais vcios da engenharia (EISINGER & LIMA, 2000). Conforme PADARATZ (1997), o desenvolvimento de pesquisa na rea de ensaios no destrutivos cresceu significativamente devido a necessidade de um melhor entendimento dos mecanismos de deteriorao e sua extenso numa estrutura, antes de se proceder qualquer servio de recuperao. Tcnicas que avaliam anomalias em estruturas de estruturas de concreto e alvenarias, que so

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materiais no homogneos, tm aspecto restrito no meio tcnico, devido s limitaes do conhecimento do potencial de uso. Verifica-se inclusive que a implantao de normas limita-se principalmente aos ensaios no destrutivos de esclerometria e ultra-som e secundariamente aos ensaios semi-destrutivos. O que se observa, entretanto, que muitas solues ainda esto restritas ao trabalho em laboratrio, muitas vezes com elevado custo. Uma boa alternativa quanto aos ensaios no destrutivos sua utilizao de forma conjunta e planejada com ensaios de resistncia em testemunhos ou ensaios normais de compresso. Pode-se verificar em LOTTI et al. (1997), uma extensa relao de ensaios no destrutivos, cuja utilizao ainda bastante restrita. O desenvolvimento e adaptaes de ensaios no destrutivos, apresentam-se como um caminho potencial para a anlise de estruturas deterioradas, facilitando o correto diagnstico e a adoo de medidas coerentes com o quadro patolgico instalado.

3.2 Avaliao do concreto Vrios so os testes e ensaios com vistas anlise das caractersticas fsicas e qumicas dos materiais e agentes agressivos no concreto. Para ensaios de verificao da uniformidade e resistncia do concreto, apresentam-se os ensaios de arrancamento (ASTM C900), ensaios de dureza superficial (escleromtricos - NBR 7584, ASTM C805 e BS 1881 Part 202), os ensaios de ultra-som (NBR 8802, ASTM C597, BS 1881 Part 203), tcnicas de resistncia penetrao (ASTM C803) e a retirada de testemunhos (NBR 7680 e 6118). O ensaio de arrancamento, que alguns autores classificam como ensaio semi-destrutivo, tem como inconveniente certo trabalho na montagem e no ensaio propriamente dito, alm de causar danos estruturais se a extrao for mal planejada. Deve ser planejado com antecedncia, pois consiste em arrancar um tipo especial de parafuso de ao, previamente moldado no concreto fresco. Existe variedade de equipamentos e formas de aplicao das cargas, conhecidos na literatura estrangeira como Pull-out (Cast in e drilled hole - normalizados na ASTM C 900), Pull-off (ASTM D 4541 e BS 1881 Part 207) e Break-off (ASTM C 1150). Dentre eles destacam-se os comercialmente conhecidos como Capo Test e Lok Test, citados por KAY (1992), MEHTA & MONTEIRO (1994) e CARMONA FILHO (2000). O Capo test, consiste em teste da fratura interna, onde utiliza-se torqumetro para medir a carga necessria extrao de um parafuso com luva de expanso, que se dilata medida em que a carga aplicada. Quanto ao Lok test, trata-se de ensaio normalizado pela ASTM C 900 (Resistncia ao Arrancamento do Concreto Endurecido), onde um esforo aplicado atravs de um macaco hidrulico e medido em um dinammetro, sendo que a pea metlica extrada do concreto

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apresenta uma cabea na extremidade embutida. O arrancamento do parafuso feito com um cone de concreto, causando danos superfcie do concreto, o qual dever ser reparado aps o ensaio. Segundo MEHTA & MONTEIRO (1994), a resistncia ao arrancamento da ordem de 20% da resistncia compresso, sendo previamente uma medida da resistncia ao cisalhamento. Tem ainda como vantagem, a indicao do tempo seguro para desmoldagem das formas, visto que, quando uma determinada fora pr-determinada for atingida no medidor, as formas podem ser removidas com segurana. LOTTI et al. (1997) os avaliam como dos mais confiveis na correlao com a resistncia local do concreto em estruturas. Dentre os ensaios escleromtricos, destaca-se um dos mais antigos, que permite avaliao da uniformidade do concreto na estrutura, cujo equipamento foi desenvolvido por Ernst Schmidt, em 1940. Consiste em causar impacto na superfcie do concreto de maneira padronizada, medindo-se a distncia de reflexo como uma medida da dureza da superfcie. O ndice escleromtrico indica a porcentagem da reflexo obtida em relao a uma reflexo mxima (100%). Os resultados so influenciados pela textura da superfcie do concreto, umidade superficial, profundidade de carbonatao, maior ou menor proporo de argamassa, agregados grados e armadura. CNOVAS (1988) indica a necessidade de aferio prvia do esclermetro em concretos de qualidade semelhante ao estudado, especialmente no que se refere ao agregado grado. Os testes de aferio so influenciados pela forma e dimenses dos corpos de prova e tambm pela forma de fixao na prensa. TOBIO, apud CNOVAS (1988) no recomenda o uso do esclermetro em concretos muito novos (menos de 14 dias) ou pouco resistentes (resistncia inferior a 6,0 MPa) e ainda sugere que quando o elemento estrutural est sob carga, os ndices obtidos podem apresentar resultados superiores a 15%. Segundo MALHOTRA, apud MEHTA & MONTEIRO (1994), a exatido da estimativa da resistncia do concreto nos corpos de prova de laboratrio de 15 a 20% e em uma estrutura de concreto de 25%. Encontra-se normalizado na NBR 7584 (Concreto endurecido avaliao da dureza superficial pelo esclermetro de reflexo), ASTM C 805 e BS 1881 Part 202. A esclerometria particularmente interessante quando correlacionada com os resultados de ensaio destrutivo de resistncia compresso axial de corpos de prova cilndricos extrados da estrutura (CARMONA FILHO, 2000). A NBR 8802 (Concreto endurecido determinao da velocidade de propagao de ondas ultrasnicas) estabelece o ultra-som para a avaliao da uniformidade do concreto na obra, indicao de mudanas nas caractersticas do concreto com o tempo e avaliao do grau de deteriorao e/ou fissurao nas estruturas de concreto. Uma estimativa da resistncia pode ser obtida a partir de um estudo prvio da relao velocidade de propagao/resistncia estabelecida em corpos de prova, com

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concretos semelhantes. CNOVAS (1988) apresenta na TAB. 2, uma relao para avaliao da qualidade ou homogeneidade do concreto:

TABELA 2 Velocidade de propagao do som

Velocidade de propagao linear (m/s) > 4500 3600 a 4500 3000 a 3600 2100 a 3000 < 2100 FONTE: CNOVAS, 1988

Qualidade do concreto armado Excelente Bom Aceitvel M Muito m

Desta forma, o ultra-som tem sido usado para avaliar a resistncia do concreto de forma comparativa, deteco de vazios e fissuras, estimao da espessura de camadas que tenham diferentes velocidades de propagao, permitindo avaliar profundidades de ataques de sulfatos, danos decorrentes do fogo ou congelamento, localizao de ninhos de pedra no concreto, determinao do grau de enchimento de uma fissura mediante injeo epoxdica, medio da espessura de laje em contato com o terreno, dentre outras utilizaes. Encontra-se normalizado tambm na ASTM C 597 e BS 1881 Part 203. Entre as tcnicas de resistncia penetrao, destaca-se a Pistola de plvora Windsor, que utilizada para atirar um pino metlico no concreto, de forma que o comprimento exposto do pino uma medida da resistncia penetrao no concreto. MEHTA & MONTEIRO (1994) indicam que este um excelente mtodo para medir o grau relativo de desenvolvimento da resistncia do concreto nas primeiras idades, especialmente para determinar o tempo de retirada das formas, tendo entretanto, uma disperso de resultados mais alta se comparada resistncia obtida pelos ensaios de compresso simples em corpos de prova. KAY (1992) acrescenta que o teste til para investigao de reas deterioradas com concretos de baixa qualidade, permitindo avaliar a uniformidade do concreto na estrutura. Se a resistncia estiver sendo avaliada, dever ser efetuada calibrao para os agregados do concreto a ser analisado. Com a fratura do concreto, provavelmente ocorrer a formao de um cone, responsvel pela absoro da maior parte da energia cintica. A fratura

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atravessa a matriz de argamassa e agregado grado, motivo pelo qual a natureza do agregado afeta consideravelmente os resultados (CARMONA FILHO, 2000). Tem como desvantagem o custo alto dos pinos metlicos, que so usados apenas uma vez e a necessidade de recuperar o furo. Encontra-se normalizado conforme ASTM C 803 (Penetration Resistance of Hardened Concrete), ACI 228 e BS 1881 Part 207. Em pesquisa realizada no IPT, LOTTI et al. (1997) calcularam a amplitude de variao dos resultados de ensaios de ultra-som, esclerometria e resistncia compresso em corpos de prova de concreto. Com base em resultados obtidos, observaram que o ultra-som tem potencial para avaliao da capacidade resistente de concretos de baixas idades. Quanto esclerometria, no houve contra indicaes nos aspectos analisados. Os aspectos mais restritivos do uso dos ensaios no destrutivos do tipo esclerometria e ultra-som, referem-se ao fato de que no se deve adotar as curvas universais de resistncia, pois a variao dos tipos de materiais componentes do concreto, ou mesmo, uma mudana nas propores da mistura dos materiais, pode interferir nos valores dos ensaios, sem que haja mudanas proporcionais na resistncia. A extrao de testemunhos (NBR 7680 e 6118, ASTM C 42, ACI 318 e BS 1881 Part 220) conveniente quando os ensaios no destrutivos apontam a presena de fissuras internas ou regies de concreto mais fraco. Estes ensaios permitem avaliar vrias propriedades fsicas do concreto, tais como densidade, absoro de gua, resistncia compresso, mdulo de elasticidade, podendo medir tambm a expanso pela reao lcali-agregado (EISINGER & LIMA, 2000). Apesar de parte integrante das estruturas, as resistncias dos testemunhos so geralmente menores que aquelas obtidas nos cilindros normalmente curados, em decorrncia da influncia das suas dimenses, das microfissuras geradas na prpria extrao e ao corte dos agregados grados (CNOVAS, 1988). O nmero de testemunhos e condies de ruptura esto normalizados no Brasil na NBR 7680 Concreto endurecido Procedimento para ensaio e anlise de testemunhos extrados de estruturas acabadas, tendo sido estabelecido que a ruptura deve se fazer nas condies de obra. AHMED (1999) demonstrou a influncia do tamanho de corpos de prova, relacionando resultados de ensaios de resistncia padronizado de cilindros 150 x 300 mm, com aqueles obtidos com tamanhos diferenciados. Corpos de prova com dimenses 100 x 200 mm apresentaram a melhor aproximao entre os resultados obtidos, alm de provocarem menores danos estrutura analisada. Nesse trabalho, foram obtidas as seguintes relaes ( R )entre resistncia compresso do corpo de prova (fcore

) e do cilindro padro ( fc ), apresentada na TAB. 3. Tais dimenses entretanto, ainda so

impraticveis devido as dimenses usuais das estruturas de concreto.

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R=

f core fc

(1)

TABELA 3 Relao entre corpos de prova Dimetro x altura (mm) 100 x 200 75 x 150 FONTE: AHMED, 1999 Em elementos verticais, a posio dos pontos a serem retirados tem grande influncia nos resultados dos testes, devido aos fenmenos de exsudao e segregao do concreto. CNOVAS (1988), apresenta na FIG. 8, as resistncias mdias esperadas no teste de amostras, para peas verticais: Resistncia mdia esperada dos testemunhosh/3 h/3 h/3 h2,0 m (0,75 a 0,90) fc (0,90 a 1,00) fc fc

Cura em laboratrio 0,7 0,5

Cura em campo 0,85 0,6

h 2,0 m

FIGURA 8 - Resistncias mdias esperadas de testemunhos retirados de diferentes alturas de um pilar FONTE: CNOVAS, 1988

Outros aspectos importantes esto diretamente ligados durabilidade e resistncia mecnica do concreto. Os fluxos de lquidos, ons e gases no concreto so medidas disponveis para avaliar a permeabilidade, podendo ser utilizados in situ ou em laboratrio. A seleo do mtodo a utilizar deve levar em conta o mecanismo de permeabilidade mais relevante no concreto em estudo. HELENE & OLIVEIRA (1990) apresentam um guia geral para vrios tipos de situao. Estes autores avaliaram os

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ensaios ISAT ("Initial Surface Absortion Test"), FIGG, espessura de carbonatao, lei de Fick difuso inica, absoro de gua por imerso (NBR 9778), absoro de gua por capilaridade (NBR 9779), permeabilidade a lquidos (NBR 10786), permeabilidade a gases e difuso inica. Observa-se que para os vrios ensaios analisados, vrios graus de dificuldade foram obtidos, inclusive com aplicaes prticas distintas. O ensaio de absoro de gua e volume de vazios encontra-se normalizado na NBR 9779, ASTM C 642 e BS 1881 Part 5. um teste complementar, cujas informaes referem-se a qualidade do concreto. No ensaio da ABNT calcula-se basicamente a massa de gua absorvida pelo corpo de prova, colocado em uma lmina dgua. Na tcnica BS, determinada rea submetida a presso hidrosttica de 200 mm, tendo como resultado a taxa de absoro com o tempo (EISINGER & LIMA, 2000). A NBR 10786 possibilita a determinao do coeficiente de permeabilidade gua, com aplicao em estruturas hidrulicas. O teste de teor de umidade de equilbrio permite avaliar os teores de umidade do concreto os quais controlam o acesso dos gases como o oxignio, gs carbnico, dentre outros, que modificam a resistividade, e portanto so suficientes para alterar a velocidade de corroso. A partir deste teste possvel predizer subjetivamente a velocidade de propagao da corroso futura. Sua metodologia encontra-se em redao na normalizao brasileira. SEBE (1999) em recente dissertao avaliou a permeabilidade a lquidos em corpos de prova de concreto, adaptando conceitos propostos pela NBR 10786. Considerando que poucos estudos foram desenvolvidos sobre os efeitos da microfissurao nas caractersticas de permeabilidade do concreto, cujas razes podem ser parcialmente atribudas s dificuldades de medir a permeabilidade de um corpo de prova sob compresso axial, HEARN & LOK (1998), realizaram pesquisa visando estudar esta situao. Foi desenvolvido um equipamento que permite avaliar a performance mecnica e a permeabilidade do concreto a gases. Os testes indicaram correlao entre a fissurao induzida pela carga e a permeabilidade. Os resultados mostraram que a microfissurao induzida pelo carregamento ocorre no nvel de tenso crtico, que representa o incio da propagao instvel de fissuras e o valor mximo de deformao volumtrica. Portanto, corresponde ao desenvolvimento de fissuras atravs da matriz de argamassa e as fissuras da zona de transio. Segundo os autores, o significado da fissurao nos parmetros bsicos da durabilidade do concreto de grande importncia, pois a longevidade das estruturas de concreto e a previso da vida til dependem da compreenso destes dados relevantes. Para avaliar a deteriorao do concreto, vrios testes qumicos podem ser realizados, tais como a reconstituio do trao, o grau de hidratao e a determinao de materiais deletrios (cloretos e

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sulfatos). A partir de pequena quantidade de concreto (menos que 50g) obtidos por furo so suficientes para extrao de amostras. Em muitos casos interessante a anlise das propriedades qumicas ao longo da profundidade. Para isto, deve-se avanar em estgios com coletas individualizadas ou simplesmente separadas, precavendo-se quanto possibilidade de contaminao das amostras. Mtodos qumicos ou microscpicos permitem analisar o tipo de cimento utilizado na construo, fornecendo uma anlise de possveis causas da deteriorao do concreto e anlise do desempenho futuro. Segundo KAY (1992), os mtodos qumicos se baseiam nas diferentes composies dos cimentos, analisados a partir da matriz hidratada, separando-se os finos inferiores a 75mm. Os mtodos microscpicos examinam amostras polidas e no hidratadas visando determinar se o cimento Portland foi utilizado naquele concreto. Para determinao da composio do cimento os mtodos qumicos tambm so utilizados. CARMONA FILHO (2000) cita que para reconstituio do trao do concreto, deve-se definir prioritariamente as regies de amostragem na estrutura. Coleta-se ento cerca de 1,0 Kg de concreto que no contenha nenhuma frao sujeita ao efeito parede. Fragmentando-se a amostra e tratandoa com cido clordrico at a dissoluo do cimento, determina-se a proporo entre agregado grado e argamassa. O teor de cimento normalmente definido por gravimetria ou volumetria, baseando-se na determinao de teores de xido de clcio ou de anidrido silcico no cido clordrico. Quanto a quantidade de gua combinada com o cimento, estimada por ensaio de perda ao fogo. O volume de vazios pode ser determinado por observao ao microscpio. EISINGER & LIMA (2000) citam que o coeficiente de variao observado por alguns autores de 30 a 40%. Encontra-se normalizado pelo ASTM C 1084. A verificao de agentes agressivos, tais como presena de cloretos e sulfatos, permite avaliar a integridade da estrutura. O teor de cloretos determinado por dosagem potenciomtrica com nitrato de prata, a partir da extrao de cloretos do concreto por via aquosa (lavagem ou broqueamento). CARMONA FILHO (2000) sugere que deve-se estabelecer um plano de amostragem, j que o nmero de ensaios muito influenciado pela observao visual da intensidade de reas com corroso. O ensaio encontra-se normalizado nas normas ASTM C 114 (Determinao do contedo de cloretos totais no cimento, que determina os componentes do cimento, tais como SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO, MgO, SO3, resduo insolvel, Na2O, K2O, TiO2, P2O5, ZnO, Mn2O3, S, Cl, perda ao fogo, etc), ASTM C 1218 (Determinao de cloretos solveis em gua de argamassas e concretos) e ASTM C 1152 (Determinao de cloretos solveis em cido de argamassas e concreto). As normas NBR 5746 e NBR 9917 normalizam os testes de teor de sais solveis.

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A anlise petrogrfica (ASTM C856) permite visualizao mais detalhada do concreto, observando-se a microestrutura da matriz. Pode-se observar o grau de hidratao e sua natureza, permitindo tambm a avaliao da potencialidade da reao lcali-agregado. A avaliao da superfcie carbonatada, cuja metodologia encontra-se em redao na normalizao brasileira, pode ser determinada em campo atravs da retirada de lascas do concreto, aplicando-se imediatamente o indicador do tipo timolftalena ou a fenolfetalena, sendo o ltimo o mais comum, apresentando-se sem cor para um pH < 10 (concreto carbonatado) e vermelho para valores mais altos. Deve-se ter em mente que a profundidade de carbonatao crescente nas bordas e fissuras, tendo-se cuidado na escolha do local do teste. interessante que os resultados estejam acompanhados da inspeo da espessura de cobrimento das armaduras para que uma avaliao do grau de despassivao possa ser feita. CARMONA FILHO (2000) ressalta que o fato da armadura estar envolvida por concreto carbonatado no representa necessariamente que as barras estejam corrodas, pois podem estar em equilbrio eletroqumico, porm instvel, com risco de desencadeamento de um processo corrosivo. Recentemente mtodos nucleares, envolvendo a disperso ou acelerao de nutrons, tm sido utilizados para avaliao das propriedades do concreto endurecido. O uso de raios gama em concreto (ASTM C 876 e BS 1881: Part 205), que so istropos radioativos, se faz atravs dos ensaios de gama-radiografia e secundariamente usando a gama-radiometria. Estes mtodos podem ser teis na anlise do concreto, permitindo detectar o nmero e posio das armaduras, os vazios do concreto, segregaes, fissuras interiores, juntas de concretagem, a densidade e espessura do concreto. So entretanto limitados, particularmente devido ao alto grau de especializao tcnica exigida para sua realizao e anlise de resultados, inclusive sendo prioritrio o aspecto segurana do pessoal operacional. Conforme LOTTI et al. (1997), na gama-radiografia, as informaes obtidas so a posio e quantidade de barras de ao no concreto armado, assim como vazios no concreto armado e protendido, podendo ser usado em peas de espessura de at 450 mm. Acima deste valor o tempo de exposio se torna excessivo. So usados onde o pacmetro inapropriado. Os raios X so apropriados para espessuras maiores. No caso da gama-radiometria, aqueles autores indicam seu uso na obteno da massa especfica do concreto fresco, o que pode ser til no controle de qualidade. necessrio, entretanto o acesso aos dois lados da seo da pea a ser estudada. O ensaio de freqncia de ressonncia longitudinal pode ser usado na avaliao de mudanas nas propriedades do concreto ao longo do tempo, alm de determinar o mdulo de deformao dinmico,

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o que o torna mais eficiente que o ultra-som, tendo entretanto uso restrito ao laboratrio (LOTTI et al., 1997). O radar (Ground Penetration Radar), normalizado pela ASTM D 6432, tem sido aplicado na avaliao de outras propriedades alm da resistncia do material, bem como na deteco de defeitos e gerao de informaes para avaliao da integridade e desempenho da construo, de forma qualitativa. Podem ser medidas a espessura das peas, o espaamento e a cobertura das armaduras e a extenso e posio de vazios. As principais influncias, citadas por EISINGER & LIMA (2000), esto na dificuldade de interpretao de resultados, na variao da umidade da superfcie para o interior do concreto e no limite da profundidade, que de 500 mm para o concreto seco e de 300 mm para o concreto saturado. Dentro desta linha, citam-se ainda os mtodos denominados Infrared Thermography (termografia infravermelha), Ultrasonic thomography (tomografia ultra-snica) e o Impact-echo Scanning. Estes mtodos so baseados na propagao de ondas eletromagnticas ou de ondas geradas atravs de impacto ou presso (PADARATZ, 1997). Em palavras simples, citadas por PADARATZ, pulsos eletromagnticos de curta durao so enviados para o interior de um meio (slido ou lquido, que pode conter mais de um material) atravs de um transmissor (antena). As propriedades eltricas dos materiais envolvidos determinam a velocidade das ondas eletromagnticas, sua atenuao durante a propagao e a quantidade de energia refletida. Quanto ao teste de termografia infravermelha, normalizado pela ASTM D 4788, baseia-se na

diferena de temperatura superficial entre o concreto sadio e a regio deteriorada. Apresenta variaes quando fatores externos, tais como ventos e umidade alteram a temperatura do concreto. Em estudo recente de SACK & OLSON (1995) sobre o Impact Echo Scanning (IE), foi apresentado um novo modelo de hardware que permite processar a operao numa razo de 2000-3000 pontos por hora na superfcie da pea do concreto, com significncia menor que 5%, superando desta forma um grande limitador do teste, que era a performance de 30-60 pontos por hora. Tambm um software foi desenvolvido para permitir a rpida anlise dos dados coletados. Detalhes quanto aos mtodos ultra-snicos e eletromagnticos podem ser verificados tambm no trabalho de FORDE & MCCANN (2000). Na busca de melhores resultados com o uso destes equipamentos, deve-se considerar suas principais vantagens e limitaes, tais como as relacionadas por PADARATZ (1997): levantamento de grandes reas sem interrupo significativa das atividades locais; no destrutivo; no depende de condies climticas especiais; apresentao de baixo consumo de energia; utilizveis no modo transmisso, onde dois lados da estrutura forem acessveis,

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ou no modo reflexo, se apenas um lado for acessvel; pequena irradiao de energia eletromagntica; no h necessidade de materiais para obter melhor contato fsico; interpretao realizada de forma comparativa, necessitando muitas vezes de inspeo visual, retirada de testemunhos e escavaes; necessidade de processamento de sinais quando os dados apresentam elevados nveis de rudo ou figuras complexas; alto custo dos sistemas disponveis no mercado; irradiao da energia de forma divergente e no como um raio laser; ondas de radar no atravessam materiais metlicos, impedindo por exemplo uma investigao interna em bainhas de armaduras de protenso ou reas cobertas por armaduras muito densas de concreto armado; no existncia de normas tcnicas com especificaes suficientes. Tcnicas utilizando-se de lasers tambm so utilizadas para investigar danos no concreto, sendo utilizados onde apresentam vantagens sobre os mtodos ultrasnicos tradicionais. Os ultra-snicos lasers, tm como vantagens no necessitar de contato com a superfcie, a gerao de faixas largas e a deteco de ondas elsticas. JACOBS & BRUTTOMESSO (1995) apresentaram estudo analisando a interface entre a argamassa e os agregados, num modelo unidimensional, utilizando-se de ondas ultrasnicas lasers, com o objetivo de investigar a relao entre os coeficientes de transmisso e reflexo. Foram analisados quatro amostras: uma argamassa plana com 1,63 cm de espessura, dois agregrados (granito) com 1,49 e 2,45 cm de espessura e uma composio de argamassa e agregado com 4,66 cm de espessura. Os resultados dos testes foram comparados com previses analticas, para determinar a influncia da interface na propagao da onda ultrasnica. Observou-se que no h relao consistente entre o tamanho do agregado e a frequncia, porque esta se apresentou muito maior que a previso da relao comprimento de onda disperso. Segundo os autores, a razo para esta aparente anormalidade a pouca diferena entre a impedncia da argamassa e do agregado de granito, a qual regula a quantidade de reflexo e transmisso do material. Como exemplo do uso de ensaios no Brasil, PAES FILHO & PAULON (1997), relatam o uso de ensaios de difrao de raios X, microscopia eletrnica de varredura e microscopia eletrnica de varredura com microanlise, para avaliao da reao deletria da reao lcali-agregado do tipo lcali-silicato, em trabalho de recuperao e reforo da Barragem de Usina Hidreltrica Jurupar. Para avaliao do tipo de reao foi feita anlise petrogrfica. Os ensaios de expanso acelerada mostraram que no momento da pesquisa, a reao pde ser considerada incua. Para determinao da resistncia mecnica do concreto e do mdulo de deformao, foram extrados corpos de prova em diferentes locais e profundidades.

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3.3 Avaliao da armadura A deteco de ao por mtodos magnticos, tem por finalidade determinar o cobrimento de concreto da armadura. O uso do pacmetro ou do profmetro permite a formao de campo magntico de intensidade conhecida, onde a interferncia de algum material metlico altera a intensidade do campo. A variao correlacionada com o dimetro da barra e a distncia da fonte principal de pesquisa. A calibrao pode ser afetada pelo tipo de ao e deve ser conferida todas as vezes que o aparelho for usado. Em elementos muito armados, o uso do pacmetro pode ser invivel se o espaamento das barras da armadura for inferior espessura do cobrimento de concreto, conforme CARMONA FILHO (2000). Sua metodologia encontra-se em redao na normalizao brasileira. ANDRADE (1992) alerta entretanto que a perda da seo transversal causada pela corroso s possvel de ser determinada atravs de ensaios destrutivos. A determinao de propriedades mecnicas atravs da extrao de barras testemunho, permite a avaliao das possveis causas da ruptura atravs de observao e anlise metalogrfica. CARMONA FILHO (2000), criteriosamente prope que ao se retirar o concreto de cobrimento e aquele que envolve a barra, assim como a extrao do prprio trecho da barra no seja comprometida a estabilidade da estrutura, tentando-se extrair o material sem que sejam cortados os estribos da pea estrutural. Utilizando-se o maarico corta-se a barra nas extremidades da amostra, sendo desprezados cerca de 5 cm de cada extremidade da amostra, evitando-se influncias nos resultados, devidas exposio da barra a temperaturas elevadas. Determinam-se as caractersticas de resistncia, submetendo-se a barra ou fio de ao trao, medindo-se as deformaes decorrentes deste carregamento. Atravs de ensaios de trao e dobramento, analisam-se as propriedades remanescentes do ao, principalmente quanto verificao da capacidade resistente da estrutura. A tenso de trabalho pode ser medida atravs de resistncia eltrica colada na prpria barra. Conforme CASCUDO (1997), os aos mais susceptveis a desenvolver a corroso so aqueles mais processados durante a fabricao, notadamente os que sofrem tratamento a frio como o encruamento e trefilao, ou ainda aos com maior teor de carbono. A deteco incipiente da corroso das a