UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA FACULDADE DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL E AMBIENTAL

UNIVERSIDADE DE BRASÍLIAFACULDADE DE TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL E AMBIENTAL

“Avaliação da Influência do Consumo de Cimento na Corrosão de Armaduras em Estruturas de

Concreto Carbonatadas”

Prof. Dr. Antonio Alberto Nepomuceno

(Orientador)

Eng.ª Patrícia Oliveira Américo PessôaEng.ª Patrícia Oliveira Américo Pessôa

Brasília, 22 de fevereiro de 2002

1. Importância do tema e os objetivos;

2. Revisão bibliográfica;

3. Procedimento experimental;

4. Resultados e Discussão;

5. Conclusões e sugestões para trabalhos futuros.

ESTRUTURA DO TRABALHO

1.1. Importância do tema

1. INTRODUÇÃO

As pesquisas feitas para uma melhor compreensão das propriedades do

concreto são de importância significativa para o avanço tecnológico,

melhoria do desempenho e maior durabilidade das estruturas.

Existem vários trabalhos sobre a durabilidade do concreto envolvendo

fenômenos de sua deterioração, como a carbonatação.

Poucos sobre a influência do consumo de cimento na carbonatação.

Nenhum trabalho específico sobre a influência do consumo na corrosão

de armaduras.

Sendo assim, este estudo será uma contribuição para o

entendimento da durabilidade de estruturas de concreto armado.

1.2. Objetivo

1. INTRODUÇÃO

Objetivo Principal: avaliação da influência do consumo de cimento

na corrosão de armaduras empregando cps submetidos a

carbonatação acelerada, tendo como variáveis o consumo de

cimento, a relação a/c e o período de cura.

Objetivos secundários: avaliação da influência do consumo de

cimento na profund. de carbonatação, na penetração de água

(absorção capilar e total) e na resistência à compressão.

Durabilidade é a capacidade do concreto resistir a ações de desgaste, ataques químicos, abrasão e outras condições de deterioração (ACI 116R, 1978).

Durabilidade é a capacidade da estrutura oferecer um desempenho requerido, durante um período desejado de vida útil, de acordo com a influência dos fatores de degradação (CEB, 1997).

2.1. Vida útil das estruturas de concreto armado

2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

2.1.1.Durabilidade das estruturas de concreto armado

É um dos principais objetivos ao se projetar e construir uma edificação.

É o tempo em que a estrutura mantém um limite mínimo de comportamento em serviço para qual foi projetada, sem elevados custos de manutenção e reparação CEB (1989).

2.1. Vida útil das estruturas de concreto armado


2.1.2.Conceito de vida útil

Um conceito de vida útil, do ponto de vista da corrosão de armaduras,

foi dado por Tuutti (1982).

Iniciação Propagação

Vida útil

Penetração até a armadura

Grau aceitável

CO2, Cl-

O2, Temp, HR

Gra

u de

cor

rosã

o

Tempo

Figura 2.1: Modelo conceitual de vida útil com relação à corrosão de armaduras (Tuutti, 1982).

2.2. Microestrutura do concreto


2.2.1. Produtos de hidratação do cimento

O cimento Portland só adquire a propriedade aglomerante quando misturado à água.

Os silicatos de cálcio hidratado (C-S-H): 50 a 60 % do volume de sólidos;

• Os cristais de hidróxido de cálcio, ou portlandita: 20 a 25 % do volume de sólidos;

• Os sulfoaluminatos de cálcio ocupam de 15 a 20 %;

• Os grãos de clínquer não hidratado podem ser encontrados na microestrutura mesmo após um longo período de hidratação.

Pasta de cimento hidratado tem 4 fases sólidas principais (Mehta & Monteiro, 1994):

A durabilidade do concreto está ligada à sua

microestrutura, o que envolve as propriedades

de cada material constituinte e as relações

entre eles.

A nível macroscópico, o concreto pode ser

considerado um material bifásico. A nível

microscópico começam a aparecer as complexidades da microestrutura. A região

interfacial entre as partículas de agregado e a pasta: a zona de transição.



2.2.2. Zona de transição

Sua formação é devido a espaços preenchidos por água em volta do agregado

na mistura fresca (Diamond apud Maso, 1996), com efetivo aumento da a/c

na superfície do agregado (Hoshimo apud Maso, 1996).

Os agregados têm dois efeitos contrários nas propriedades de transportes:

Agem como inclusões sólidas aumentando a tortuosidade da matriz;

A presença de várias zonas de transição tende a facilitar o movimento de agentes agressivos.



2.2.3. Fase aquosa

A composição da fase aquosa dos poros é o fator decisivo para determinar se o aço estará passivado ou se estará em corrosão ativa (Rosenberg et al., 1989).

O concreto contém substâncias como o CaO, Na2O e o K2O, tendo a fase

aquosa uma alta concentração de hidróxidos (Tuutti, 1982).

2.2.4. Porosidade do concreto

É a relação expressa como a porcentagem do volume de vazios com relação ao seu volume total (ACI 116R, 1978).

A forma, o volume e a distribuição de tamanho de poros são importantes porque influenciam na resistência, permeabilidade e durabilidade do concreto (Diamond, 1971).

2.3. Mecanismos de transportes no concreto


É a facilidade com que um fluido passa através de um corpo poroso devido a um gradiente de pressão.

É o processo pelo qual um líquido ascende para o interior de um corpo sólido poroso e tende a preencher seus poros permeáveis (ACI 116R, 1978).

Em princípio, quanto menor for o diâmetro dos capilares, maior as pressões capilares, logo maior e mais rápida a absorção de água (Helene, 1986).

Processo espontâneo de transporte de massa por efeito de gradientes de concentração entre dois meios (Helene, 1986).

2.3.1. Permeabilidade

2.3.2. Absorção capilar

2.3.3. Difusão

A durabilidade das estruturas de concreto está

relacionada com os mecanismos de transportes

de líquidos e gases no mesmo.

É a movimentação de íons quando da ocorrência de um campo elétrico.

2.3.4. Migração iônica

2.4. Carbonatação


Uma das qualidades químicas mais importantes da pasta de cimento endurecida é seu caráter básico, com pH entre 12 e 13.

Entretanto, o meio ambiente que a circunda tende a diminuir seu pH, mediante reações de neutralização como a carbonatação (Fernandez Paris, 1973).

Os principais responsáveis pela neutralização são (Barbudo, 1992):

os óxidos de enxofre, 6-10 mg de SO3/litro em chuva;

o dióxido de carbono 600-1000 mg de CO2/m3 no ar a carbonatação;

águas ácidas contendo H2CO3 provenientes de fermentações anaeróbicas em

águas paradas.

2.4. Carbonatação


As reações fundamentais do CO2 com os constituintes do concreto são (Banfill, 1997):

22 3 22

H OCO Ca OH CaCO H O

22 2 3 22 H OCO NaOH Na CO H O

22 2 3 22 H OCO KOH K CO H O

8

9

10

11

12

13

0 20 40 60 80 100

pH

CaCO3

I I I I I I

100 80 60 40 20 0 Ca(OH)2

Figura 2.2: pH x a taxa de intensidade (%) do CaCO3 e do Ca(OH)2 a partir da difração de raio-X

(Ohgishi apud Parrott, 1987).

2 2 2 3CO H O H CO

2 3 3 222H CO Ca OH CaCO H O

2.4. Carbonatação


Os cristais de CaCO3 se depositam a uma distância determinada da situação

inicial do Ca(OH)2, preenchendo os vazios, explicando, em parte, o aumento

de compacidade das pastas carbonatadas (Fernandez Paris, 1973).

A carbonatação por si só não supõe risco para a armadura, mas sim quando há umidade suficiente nos poros do concreto (Alonso & Andrade, 1987).

A carbonatação na presença de umidade provoca uma corrosão generalizada originando uma diminuição da seção da armadura.

2.4. Carbonatação


2.4.1. Efeito da relação água/cimento

O uso de uma baixa a/c reduz a porosidade do concreto e restringe a

difusão do CO2 para dentro do mesmo (Parrott, 1990).

0

20

40

60

80

0 20 40 60 80 100Tempo (anos)

Pro

fun

did

ad

e d

e c

arb

on

ata

ção

(m

m)

a/c = 0,55 a/c = 0,65 a/c = 0,75

Figura 2.3: Profundidade de carbonatação x tempo de carbonatação para várias a/c (Tuutti, 1982).

2.4.2. Efeito da cura

Figura 2.4: Profund. de carbonat. x período de exposição ao CO2 (Fattuhi, 1988).

0

5

10

15

20

25

0 5 10 15 20 25 30

Tempo de exposição ao CO2 (dias)

Pro

fun

did

ad

e d

e c

arb

on

ata

çã

o

(mm

)

Cura - 0 dias Cura - 1 dia Cura - 3 diasCura - 5 dias Cura - 7 dias Cura - 28 dias

2.4. Carbonatação


2.4.3. Efeito das condições de umidade

Figura 2.5: Grau de carbonatação x UR do ar (Venaut apud González & Andrade, 1980).

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

0 20 40 60 80 100

Umidade Relativa do Ar (%)

Gra

u d

e C

arb

on

ata

çã

o

A velocidade de carbonatação é: Maior para UR do ar entre 45 e 75 %;

Menor para UR do ar maior 80 %;

UR menor 25 % praticamente nula.

2.4. Carbonatação


2.4.4. Efeito do consumo de cimento

Loo et al. (1994), utilizaram concretos envolvendo consumos de cimento para uma mesma a/c e concluíram que o consumo não afeta muito a taxa de carbonatação.

Buenfeld & Okundi (1998), utilizaram cps feitos em concreto com cimento Portland comum variando o consumo de cimento para duas a/c.

20,0

25,0

30,0

35,0

40,0

300 350 400 450

Consumo de Cimento (kg/m3)

Pro

fun

did

ad

e d

e c

arb

on

ata

ção

(m

m)

a/c = 0,4

a/c = 0,5

Figura 2.6: Profundidade de carbonatação x consumo de cimento (Buenfeld & Okundi, 1998).

Se o agregado é menos penetrável do que a pasta, ele age como obstáculo para o transporte,

reduzindo a área de seção transversal efetiva e aumentando a tortuosidade do caminho.

2.4.5. Cálculo da profundidade de carbonatação

2.4. Carbonatação

2.4.5.2.. Modelo de Parrott

0,4

1875 ni

Kx t

C

20,0491 0,000374 1,01n r r

K = permeabilidade ao ar (10-16 m2);

R = umidade relativa (%);

C = consumo de cimento kg/m3.

2.4.5.3.. Modelo de Papadakis et al.

2

1 20

2 ,2 3e COx CO D CH CSH t

[CO2]0 = conc. de CO2 no ambiente (mol/vol);

De, CO2 = coefic. de difusão do CO2 no concreto;

[CH] = conc. molar da Ca(OH) (hidratado);

[CSH] = conc. molar de CSH (hidratado);

2.4.5.1.. Modelo de Kishitani

• para a/c 0,6:

22

0,3 1,15 3

0,25anos

a ct x

R a c

• para a/c < 0,6:

2

2

7,2

4,6 1,76anost xR a c

2.5. Conceitos sobre corrosão


Corrosão é a deterioração de um material metálico por ação química ou

eletroquímica do meio ambiente aliada ou não a esforços mecânicos (Gentil,

1982).

A corrosão metálica em um meio aquoso é de caráter eletroquímico (Andrade, 1992), isto é, supõe-se uma reação de:

oxidação redução

circulação de íons no eletrólito e elétrons no metal



No concreto em presença O2, pode ocorrer a seguinte reação catódica:

2 22 4 4H O O e OH

Figura 2.8: Tipo de corrosão de armaduras e fatores que os provocam.

Corrosão de Armaduras

Generalizada Localizada

Carbonatação

Cloretos

Sob Tensão

FissurasPites

Corrosão de Armaduras

Generalizada Localizada

Carbonatação

Cloretos

Sob Tensão

FissurasFissurasPitesPites

Figura 2.7: Ilustração esquemática da corrosão da armadura no concreto (Rosenberg et al. , 1989).

O2 O2 O2H2OH2O H2O

Fe++ Fe++O2

2e-2e-

4OH-

AÇO

CONCRETO

CONCRETO

Para o concreto, a reação anódica mais provável para a corrosão de armaduras é:

2Fe Fe e



2.5.1. Fatores controladores da propagação da corrosãoOs principais fatores que afetam a velocidade de corrosão são:

temperatura:

conteúdo de umidade

disponibilidade de O2

A maior velocidade de corrosão ocorrerá quando os poros contiverem umidade suficiente

para reduzir a resistividade mas que não impeça a penetração do O2 (Andrade, 1992).

> temperatura maior a mobilidade das moléculas, favorecendo o transporte;

< temperatura condensações ocasionando um aumento da umidade (Andrade, 1992).

> umidade no concreto menor o acesso do O2 necessário para corrosão;

< umidade a resistividade é elevada e a corrosão fica dificultada;



2.5.2. Medidas da intensidade de corrosão

A Rp é uma técnica bastante utilizada para avaliação da corrosão e é descrita por vários autores como González & Andrade (1980), Nepomuceno (1992), Bauer (1995), entre outros.

A técnica de Rp foi introduzida por Stern & Geary (1957) através da equação:

0 2,3a c

corr a cE

b bERp

I I b b

Fazendo: 2,3

a c

a c

b bB

b b

Tem-se que a intensidade de corrosão é:

corrp

Bi

R A

Este cálculo é feito com corrente contínua e

medindo a ΔE com a ΔI ao se aplicar ao sistema em equilíbrio uma polarização.26 mV ativo

52 mV passivo*B =

Areia do rio Corumbá;Situada da Zona 3 (NBR 7211-83): areia tipo média;máx = 4,8 mm;

3.1. Caracterização dos materiais

3. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

3.1.1. Cimento

CP II – F32 ou Cimento Portland Composto com Filler.Comum na região do Distrito Federal.

3.1.2. Agregado

DETERMINAÇÕES (%) CPII – F32

Perda ao fogo 4,45

Resíduos insolúveis 0,79

Trióxido de enxofre (SO3) 3,00

Óxido de magnésio (MgO) 3,23

Óxido de silício (SiO2) 17,91

Óxido de ferro (FeO3) 2,90

Óxido de alumínio (Al2O3) 4,53

Óxido de cálcio (CaO) 59,91

Óxido de cálcio livre (CaO) 1,18

Óxido de sódio (Na2O) 0,20

Óxido de potássio (K2O) 0,83

Tabela 3.1: Análise química do cimento.

3.2. Definição dos traços e grupos de ensaios


GRUPORELAÇÃO

A/CPERÍODO DE CURA

(dias)CONSUMO DE

CIMENTO (Kg/m3)TRAÇO

cimento : areiaA %

CONSISTÊNCIA (mm)

G1 0,45 7 e 28 530 1 : 2,92 11,49 210

G2 0,45 7 e 28 630 1 : 2,13 14,37 300

G3 0,45 7 e 28 730 1 :1,56 17,56 330

G4 0,60 7 e 28 445 1 : 3,47 13,43 225

G5 0,60 7 e 28 545 1 : 2,39 17,71 330

G6 0,60 7 e 28 645 1 : 1,64 22,71 -

G7 0,45 7 540 1 : 2,82 11,76 215

G8 0,60 7 540 1 : 2,43 17,48 340

Tabela 3.2: Denominação e definição dos grupos utilizados nos ensaios.

* Consistência: Anexo B da NBR 7215-96

3.3. Corpos-de-prova


3.3.2. Ensaios complementares

• Cilíndricos: 50 diâmetro x 100 mm de altura;• Moldados segundo a NBR 7215-96, sem desmoldante;• Total de 150 cps.

3.3.1. Ensaios de corrosão

• Prismáticos: 45 x 70 x 90 mm;• 4 barras de aço: = 5 mm e 100 mm de comprimento;• Cobrimentos de 10 e 20 mm;• Total de 32 cps.



1,25

1,00

2,25

7,00

9,00

4,50

1,251,00

2,501,00

1,25

1,25

1,00

2,25

7,00

9,00

4,50

1,251,00

2,501,00

1,25

1,25 1,00 2,50 1,00 1,25

1,00

1,25

2,25

1,25 1,00 2,50 1,00 1,251,25 1,00 2,50 1,00 1,25

1,00

1,25

2,25

1,00

1,25

2,25

9,00

1,50 3,50 4,00 1,00 1,00

1,0

02

,25

1,2

5

9,00

1,50 3,50 4,00 1,00 1,00

1,0

02

,25

1,2

5

9,00

1,50 3,50 4,00 1,00 1,00

1,0

02

,25

1,2

5



3.3.3. Preparação das barras

Tratamento de limpeza (ASTM C-1152/92) retirada do filme de óxidos; Identificação e determinação das massas; Delimitação da área com fita de PVC: 6,28 cm2.

Figura 3.1: Esquema da delimitação da área exposta ao ataque na barra, unidades em cm.

1,50 3,50 4,00 1,00

Fita de PVCContato elétrico Área de exposição

1,50 3,50 4,00 1,001,50 3,50 4,00 1,001,50 3,50 4,00 1,00

Fita de PVCFita de PVCContato elétricoContato elétrico Área de exposiçãoÁrea de exposição



3.3.4. Moldagem e cura dos cps para ensaios de corrosão

Fôrmas de madeira impermeabilizada; Garantia o posicionamento correto das barras; Não foi utilizado desmoldante; Após a cura: laboratório UR = 50% e T = 20ºC; Monitoramento da perda de massa dos cps até

a sua constância. Foto 3.1: Momento de desmoldagem

3.4. Carbonatação


A carbonatação acelerada é um ensaio que já foi utilizado por vários autores (Alonso & Andrade, 1987; Nepomuceno,1992; Bauer,1995; Monteiro, 1996).

3.4.1. Câmara de carbonatação

Volume de 25 litros;

Concentração de 100%;

Controle da UR (ASTM E 104-85);

Câmara de Carbonatação

Saída de CO2Manômetro

Cilindro de

CO2

Entradade CO2

Lastro de H2SO4

Solução dehidróxido de cálcio

e Fenolftaleína

Corpos-de-prova

Câmara de Carbonatação

Saída de CO2Saída de CO2ManômetroManômetro

Cilindro de

CO2

Cilindro de

CO2

Entradade CO2

Entradade CO2

Lastro de H2SO4Lastro de H2SO4


e Fenolftaleína


e Fenolftaleína

Corpos-de-provaCorpos-de-prova

3.4. Carbonatação


3.4.2. Metodologia

Os ensaios de carbonatação começaram após a constância de massa dos cps;

Cinco séries: mesma a/c e período de cura.

SÉRIE GRUPOSCURA (dias)

IDADE DOS CPS (início do ensaio - dias)

Nº DE CICLOS DE CARBONATAÇÃO

1ª G1, G2 e G3 7 65 33

2ª G1, G2 e G3 28 94 33

3ª G4, G5 e G6 7 60 28

4ª G4, G5 e G6 28 75 28

5ª G7 e G8 7 75 27

Tabela 3.2: Divisão das séries ensaiadas

3.5. Ciclos de imersão parcial e câmara úmida


Imediatamente após a carbonatação: imersão parcial dos cps (favorecer a corrosão).

Após a imersão pós-carbonatação: estufa a

60ºC até constância de massa; Os cps relativos aos G1 ao G6 com 28d:

imersão parcial em água; Após a imersão parcial: estufa a 60ºC; Retirados da estufa: câmara úmida*.

* Recipiente plástico de 23 x 23 x 23 cm

com UR entre 95 e 100 % e temperatura

entre 22 e 27 ºC.

Foto 3.2: Cps prismáticos parcialmente imersos em água após a carbonatação.

3.6. Medidas eletroquímicas de corrosão


Durante a carbonatação, imersão parcial e câmara úmida foram feitas medidas das

variáveis eletroquímicas nos cps prismáticos:

• Potencial de corrosão;• Intensidade de corrosão;• Resistência ôhmica.

Foto 3.3: Aparato utilizado nos ensaios de corrosão

A Rp foi obtida através da tangente da

curva de E x I ao aplicar uma

polarização de –10 mV e uma varredura

de –10 a +10 mV.

3.7. Medidas de profundidade de carbonatação


Recomendações da RILEM CPC-18 (1988), usando como indicador uma

solução de 1% de fenolftaleína e 70 % de álcool etílico.

Os cps foram carbonatados com os cps dos ensaios de corrosão;

Forma cilíndrica para G1 ao G6 e prismática (sem barras) para G7 e G8;

Para as leituras os cps foram fraturados em fatias no sentido transversal;

Oito medidas em cada fatia para se obter uma média da profundidade a cada passo.


Segundo a NBR 9779-95;

Cps cilíndricos (50x100 mm) carbonatados e não carbonatados;

3.9. Absorção por imersão Segundo a NBR 9778-87; Cps cilíndricos (50x100 mm) não carbonatados; Após as 72 horas de imersão fez-se a fervura por 5 horas;

3.10. Resistência à compressão Segundo a NBR 7215-96; 3 cps dos grupos G1 ao G6 (50x100 mm) não carbonatados; Idades de 7 e 28 dias de cura ;

3.8. Absorção capilar

3.12. Perda gravimétrica das barras


Após os ensaios de corrosão as barras de

aço são retiradas para análise da perda

gravimétrica das mesmas;

Os cps foram rompidos;

As barras passaram pelo processo de

limpeza;

Foram pesadas;

Suas massas ao final dos ensaios

comparadas com as massas iniciais.Foto 3.4: Cp prismático sendo

fraturado para a retirada das barras.

4.1 Efeito do consumo de cimento na microestrutura

No presente trabalho, pôde-se observar a influência da microestrutura das argamassas em alguns mecanismos de transportes por ensaios de absorção capilar e absorção

total.

Absorção Capilar - 28 dias de cura

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 70,0

Tempo 1/2 (minutos 1/2)

Ab

sorç

ão C

apila

r (g

/cm

2)

G1 - não carbon. G2 - não carbon. G3 - não carbon.G1 - carbon. G2 - carbon. G3 - carbon.

G1 - C = 530 Kg/m3

G2 - C = 630 Kg/m3

G3 - C = 730 Kg/m3 a/c = 0,45

Absorção Capilar - 28 dias de cura

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 70,0

Tempo 1/2 (minutos 1/2)

Ab

sorç

ão C

apila

r (g

/cm

2)

G4 - não carbon. G5 - não carbon. G6 - não carbon.G4 - carbon. G5 - carbon. G6 - carbon.

G4 - C = 445 Kg/m3

G5 - C = 545 Kg/m3

G6 - C = 645 Kg/m3 a/c = 0,60

Absorção de Água por Imersão

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

G1 G2 G3Grupos de Consumos de Cimento

Ab

sorç

ão d

e á

gu

a (%

)

7dias de cura 28 dias de cura

G1 - C = 530 Kg/m3

G2 - C = 630 Kg/m3

G3 - C = 730 Kg/m3 a/c = 0,45

Absorção de Água por Imersão

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

G4 G5 G6Grupos de Consumos de Cimento

Ab

sorç

ão d

e á

gu

a (%

)

7dias de cura 28 dias de cura

G4 - C = 445 Kg/m3

G5 - C = 545 Kg/m3

G6 - C = 645 Kg/m3 a/c = 0,60

4. RESULTADOS E DISCUSSÃO

O aumento do consumo de cimento implica em um aumento de pasta e considerando que esta é mais porosa que o agregado, pode-se explicar a

maior porosidade total para um maior consumo de cimento.

Os resultados estão de acordo com:

• A teoria de ascensão capilar: quanto menor dos capilares, maior as pressões capilares e maior e mais rápida a absorção de água;

• Buenfeld & Okundi (1998) que avaliaram a absorção capilar para diversos consumos de cimento em concreto;

• Bauer (1995), trabalhando com cimentos com e sem adição de escória, encontrou também maior da absorção total para os dois tipos de cimento.

4.1. Efeito do consumo de cimento na microestrutura




Os poros da zona de transição, são geralmente maiores do que aqueles

encontrados na matriz de cimento (Winslow et al. (1994) e Buenfeld & Okundi

(1998)).

Ao adicionar mais agregado à argamassa, a zona de transição isolada é

aumentada e começa a conectar-se uma a outra fazendo crescer o volume de

zona de transição que é acessível do exterior do sistema (Winslow et al., 1994).



Winslow et al. (1994), empregando a porosimetria por intrusão de mercúrio, verificaram um aumento do volume de poros de maior diâmetro, com o aumento do

conteúdo de agregado.



Resistência à Compressão

0

5

10

15

20

25

30

35

40

G1 G2 G3 G4 G5 G6

Grupos de Consumos de Cimento

Re

sist

ên

cia

à C

om

pre

ssão

(M

Pa)

7 dias de cura 28 dias de cura

A influência da zona de transição pôde ser comprovada com a redução da resistência à compressão com o aumento do consumo de agregado.

4.2. Efeito do consumo de cimento na carbonatação

consumo de cimento

O aumento do consumo de cimento aumenta a porosidade total.

Com a diminuição do consumo de cimento o CO2 penetra com maior velocidade.

resistência à carbonatação

relação a/c constante

Foto 4.7: grupo G4 - 7d.



Profundidade de carbonatação

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

1 10 100 1000

Tempo de Carbonatação (horas)

Pro

fun

did

ade

de

C

arb

on

ataç

ão (

mm

)

G4 G5 G6

G4 - C = 445 Kg/m3

G5 - C = 545 Kg/m3

G6 - C = 645 Kg/m3 a/c = 0,60 - 7 dias de cura

O CO2 pode ter penetrado pela zona de transição;

A influência da reserva alcalina que, ao aumentar o consumo aumenta

quantidade de Ca(OH)2 para ser carbonatado: barreira para a penetração do CO2;

Caso haja maior “quantidade” de reações, haverá uma maior geração de água.

A dificuldade de difusão desta água para o exterior será maior quanto menores

forem os poros interconectados. O aumento da água dificultará o processo de

difusão do CO2 reduzindo a frente de carbonatação.

Pode-se considerar 3 hipóteses:



Os resultados da prof. de carbonatação estão de acordo com 2 modelos

matemáticos, nos quais a prof. de carbonatação é inversamente

proporcional ao consumo de cimento.



Entretanto, os resultados não reproduzem aqueles encontrados por Buenfeld

& Okundi (1998): maior carbonatação para maiores consumos de cimento.

Provavelmente, ao diminuir o volume de

agregados, há o aumento da superfície

específica dos poros, constatado pela

maior porosidade capilar e total.

Com uma maior superfície específica há

penetração de uma maior quantidade de

CO2 e, como o aumento do consumo de

cimento implica na elevação da reserva

alcalina, haverá uma quantidade maior de

reações de carbonatação.

4.2.1. Quanto à variação de massa


O maior consumo de cimento proporcionou uma maior variação de massa durante o período de carbonatação, apesar da prof. de carbonatação ter sido menor.

Variação de massa (cilind)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 1 10 100 1000Tempo (horas)

Va

ria

ção

de

Ma

ssa

(%)

G1 G2 G3

G1 - C = 530 Kg/m3

G2 - C = 630 Kg/m3

G3 - C = 730 Kg/m3

a/c = 0,45

(07 dias de cura)

Carbonatação

Variação de Massa Média

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0,10 1,00 10,00 100,00 1000,00

Tempo (horas)

Var

iaçã

o d

e m

assa

(%

)

G1 G2 G3

G1 - C = 530 Kg/m3

G2 - C = 630 Kg/m3

G3 - C = 730 Kg/m3(07 dias de cura)

a/c = 0,45

Carbonatação

4.3.1. Despassivação

4.3. Influência do consumo de cimento na corrosão

Intensidade de Corrosão Média

0,001

0,01

0,1

1

10

0,10 1,00 10,00 100,00 1000,00

Tempo (horas)

Ico

rr (

A/c

m2)

G1 G2 G3 Icorr limite

G1 - C = 530 Kg/m3

G2 - C = 630 Kg/m3

G3 - C = 730 Kg/m3e = 20mm (07 dias de cura)

a/c = 0,45

Carbonatação


0,001

0,01

0,1

1

10

0,10 1,00 10,00 100,00 1000,00

Tempo (horas)

Ico

rr (

A/c

m2)


G1 - C = 530 Kg/m3

G2 - C = 630 Kg/m3

G3 - C = 730 Kg/m3 e = 20mm (28 dias de cura)

a/c = 0,45

Carbonatação

4.3.1. Despassivação



0,001

0,01

0,1

1

10

0,10 1,00 10,00 100,00 1000,00

Tempo (horas)

Ico

rr (

A/c

m2)


G4 - C = 445 Kg/m3

G5 - C = 545 Kg/m3

G6 - C = 645 Kg/m3e = 20mm (07 dias de cura)

a/c = 0,60

Carbonatação


0,001

0,01

0,1

1

10

0,10 1,00 10,00 100,00 1000,00

Tempo (horas)

Ico

rr (

A/c

m2)


G4 - C = 445 Kg/m3

G5 - C = 545 Kg/m3


a/c =0,60

Carbonatação

A redução do pH, comprovada pelo aumento da intensidade de corrosão, ocorreu primeiro nas argamassas com menor consumo de cimento, ou seja, a frente de

carbonatação chega primeiro às armaduras que estão embutidas em argamassas com menor consumo de cimento.


Através dos resultados obtidos pôde-se observar a duração da fase de iniciação.


27,1

2,0

86,4

1,5

152,9

3,5

0

30

60

90

120

150

180

Du

raçã

o d

a F

ase

de

In

icia

ção

(h

ora

s)

G1 G2 G3

20mm - 7d 10mm - 7d

G1 - C = 530 Kg/m3

G2 - C = 630 Kg/m3

G3 - C = 730 Kg/m3

a/c = 0,45

27,1

3,5 0 1,0 0 3,0

0

30

60

90

120

150

180

Du

raçã

o d

a F

ase

de

In

icia

ção

(h

ora

s)

G1 G2 G3

20mm - 28d 10mm - 28d

G1 - C = 530 Kg/m3

G2 - C = 630 Kg/m3

G3 - C = 730 Kg/m3

a/c = 0,45

43,8

2,0

86,3

2,5

108,4

3,0

0

30

60

90

120

150

180

Du

raçã

o d

a F

ase

de

In

icia

ção

(h

ora

s)

G4 G5 G6

20mm - 7d 10mm - 7d

G4 - C = 445 Kg/m3

G5 - C = 545 Kg/m3

G6 - C = 645 Kg/m3

a/c = 0,60

44,0

2,5

130,9

4,5

175,1

44,0

0

30

60

90

120

150

180

Du

raçã

o d

a F

ase

de

In

icia

ção

(h

ora

s)

G4 G5 G6

20mm - 28d 10mm - 28d

G4 - C = 445 Kg/m3

G5 - C = 545 Kg/m3

G6 - C = 645 Kg/m3

a/c = 0,60

A duração do período

de iniciação é menor:

menor consumo de

cimento;

menor o período de

cura.

4.3.2. Influência do consumo nas difer. condições de umidade

4. APRESENTAÇÃO DE RESULTADOS

A análise da corrosão nas etapas posteriores a despassivação será feita

considerando o ganho de água nas diversas condições de umidade.

Os resultados do potencial corresponderam aos de icorr e a resistência

ôhmica não mostrou influência do consumo de cimento.



0,001

0,01

0,1

1

10

300,0 400,0 500,0 600,0 700,0 800,0 900,0 1000,0

Tempo (horas)

Ico

rr (

A/c

m2)


G1 - C = 530 Kg/m3

G2 - C = 630 Kg/m3


Imers. Parc. pós Carb.

Imer. Parc. pós Sec. Câmara Úmida pós Secagem

a/c = 0,45


0

1

2

3

4

5

6

300,0 325,0 350,0 375,0 400,0 425,0 450,0

Tempo (horas)

Var

iaçã

o d

e M

assa

(%

)

G1 G2 G3

G1 - C = 530 Kg/m3

G2 - C = 630 Kg/m3

G3 - C = 730 Kg/m3 (28 dias de cura)

Imersão Parcial pós Carbonatação

a/c = 0,45


0

1

2

3

4

5

6

425,0 450,0 475,0 500,0 525,0

Tempo (horas)

Var

iaçã

o d

e M

assa

(%

)

G1 G2 G3

G1 - C = 530 Kg/m3

G2 - C = 630 Kg/m3


Imersão Parcial pós Secagem

a/c = 0,45


0

1

2

3

4

5

6

500,0 600,0 700,0 800,0 900,0 1000,0

Tempo (horas)

Var

iaçã

o d

e M

assa

(%

)

G1 G2 G3

G1 - C = 530 Kg/m3

G2 - C = 630 Kg/m3


Câmara Úmida pós Secagem

a/c = 0,45

4.3.2. Influência do consumo nas difer. condições de umidadeIntensidade de Corrosão Média

0,001

0,01

0,1

1

10

200,0 300,0 400,0 500,0 600,0 700,0 800,0 900,0 1000,0

Tempo (horas)

Ico

rr (

A/c

m2)


G4 - C = 445 Kg/m3

G5 - C = 545 Kg/m3


Imers. Parc. pós Carb.

Imer. Parc. pós Sec. Câmara Úmida pós Secagem

a/c = 0,60


0

1

2

3

4

5

6

225,0 250,0 275,0 300,0 325,0 350,0 375,0

Tempo (horas)

Var

iaçã

o d

e M

assa

(%

)

G4 G5 G6

G4 - C = 445 Kg/m3

G5 - C = 545 Kg/m3


Imersão Parcial pós Carbonatação

a/c = 0,60


0

1

2

3

4

5

6

350,0 375,0 400,0 425,0 450,0

Tempo (horas)

Var

iaçã

o d

e M

assa

(%

)

G4 G5 G6

G4 - C = 445 Kg/m3

G5 - C = 545 Kg/m3


Imersão Parcial pós Secagem

a/c = 0,60


0

1

2

3

4

5

6

425,0 525,0 625,0 725,0 825,0 925,0

Tempo (horas)

Var

iaçã

o d

e M

assa

(%

)

G4 G5 G6

G4 - C = 445 Kg/m3

G5 - C = 545 Kg/m3


Câmara Úmida pós Secagem

a/c = 0,60



Mesmo com um maior ganho de massa dos cps com maior consumo de

cimento, a umidade não foi suficiente para chegar até a armadura.

Possivelmente os cps com menor consumo de cimento apresentam maior

interconexão entre as zonas de transição e por isto suas barras apresentaram

maiores intensidades de corrosão.

4.4. Perda eletroquímica x Perda gravimétrica


1

10

100

1 10 100Perda de Massa Gravimétrica (mg)

Pe

rda

de

Ma

ss

a E

letr

oq

uím

ica

(m

g)

G1 G2 G3

4.4. Considerações gerais


Necessidade de se estabelecer metodologias de ensaio que possibilitem

avaliar melhor os aspectos que estão sendo estudados, ex.: imersão após a carbon.;

Importância da avaliação da intensidade de corrosão através de uma

metodologia em que interferem diversas variáveis envolvidas no fenômeno da

carbonatação;

A avaliação de características e propriedades isoladas, pode ser parcial e não

refletir as suas influências no processo;

Necessidade de maior aprofundamento do tema, utilizando diferentes técnicas

para avaliar as características da porosidade.

5.1. Considerações finais

5. CONCLUSÕES

O aumento do consumo de cimento, para uma a/c constante, proporciona um

aumento no volume de poros abertos totais das argamassas, medida pela

absorção total;

A absorção capilar é diretamente proporcional ao consumo de cimento;

A resistência à compressão é diretamente proporcional ao consumo de

cimento, evidenciando uma importante influência da zona de transição;

O consumo de cimento influencia na velocidade de carbonatação: o maior

consumo proporciona uma maior resistência à carbonatação;

A carbonatação é responsável por um efetivo refinamento da microestrutura,

avaliado pela absorção capilar;

5.1. Considerações finais

5. CONCLUSÕES

O momento da despassivação ou período de iniciação da corrosão é diretamente proporcional ao consumo de cimento;

As condições de umidade das argamassas influenciam na velocidade de corrosão: na condição de parcialmente submersos os corpos-de-prova apresentam maior velocidade de corrosão que aqueles expostos ao vapor de água;

O consumo de cimento apresentou influência quando os cps foram submetidos a diferentes condições de umidade, sendo que quanto maior o consumo menor as intensidades de corrosão;

A maior duração do período de cura proporciona:

• Maior duração do período de iniciação da corrosão;

• Maior resistência à carbonatação do concreto no início do processo;

• Aumento na resistência à compressão.

5.2. Sugestões para trabalhos futuros

5. CONCLUSÕES

Um estudo mais detalhado da microestrutura e da reserva alcalina da fase aquosa, variando o consumo de cimento;

A avaliação da influência do consumo de cimento na corrosão de armaduras em estruturas de concreto variando o tipo de cimento;

Fazer um estudo para avaliar o consumo de cimento na corrosão de armaduras para várias espessuras de cobrimento, para avaliar o efeito parede;

Desenvolvimento de um estudo detalhado analisando a variação da temperatura provocada pelo aumento do calor de hidratação devido ao aumento do consumo de cimento e sua influência na microestrutura;

A avaliação da influência do consumo de cimento na corrosão de armaduras em estruturas de concreto expostas a ambientes contaminados com cloretos.

AGRADECIMENTOS

• Ao prof. Antônio Nepomuceno;

• Ao prof. Elton Bauer;

• A todos os professores do PECC;

• Aos técnicos Severino e Xavier;

• Ao CNPq;

• Aos colegas do GEMAT;

• Aos colegas de Mestrado, em especial a Cleyton;

• A Ludimar.

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UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA FACULDADE DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL E AMBIENTAL