Download pdf - CAPÍTULO V

Transcript

CAPTULO V

http://patologiaestrutura.vilabol.uol.com.br/processos.htm

5 PROCESSOS FSICOS DE DETERIORAO COM NFASE A EXECUO

5.1 FISSURAO

Para SOUZA e RIPPER: "as fissuras podem ser consideradas como a manifestao patolgica caracterstica das estruturas de concreto, sendo mesmo o dano de ocorrncia mais comum e aquele que, a par das deformaes muito acentuadas, mais chama a ateno dos leigos, proprietrios e usurios a includos, para o fato de que algo de anormal est a acontecer". (op. cit., p. 57)

Na poca do ano em que a temperatura ambiente mantm-se elevada, freqente o aparecimento de fissuras ou trincas no concreto. As prticas modernas de construo, com exigncias de altas resistncias iniciais, desfrma em pequenas idades, concretos bombeados e outras, tornaram a trinca ou fissura um assunto mais comum do que era h algum tempo. No h duvida de que ocorriam menos trincas na poca em que se usavam concretos com menores consumos de cimento, abatimentos menores e empregava-se mais tempo no adensamento e acabamento durante uma concretagem. certo que seja quase impossvel executar um concreto totalmente livre de algum tipo de fissura, mas existem medidas para reduzir sua ocorrncia ao mnimo possvel. interessante observar que, no entanto, a caracterizao da fissurao como deficincia estrutural depender sempre da origem, intensidade e magnitude do quadro de fissurao existente, posto que o concreto, por ser material com baixa resistncia trao, fissurar por natureza, sempre que as tenses trativas, que podem ser instaladas pelos mais diversos motivos, superarem a sua resistncia ltima trao.1 de 35 11/04/2012 21:34

CAPTULO V

http://patologiaestrutura.vilabol.uol.com.br/processos.htm

Portanto, ao se analisar uma estrutura de concreto que esteja fissurada, os primeiros passos a serem dados consistem na elaborao do mapeamento das fissuras e em sua classificao, que vem a ser a definio da atividade ou no das mesmas (uma fissura dita ativa, ou viva, quando a causa responsvel por sua gerao ainda atua sobre a estrutura, sendo inativa, ou estvel, sempre que sua causa se tenha feito sentir durante um certo tempo e, a partir de ento, deixado de existir). Classificadas as fissuras e de posse do mapeamento, pode-se dar incio ao processo de determinao de suas causas, de forma a poder-se estabelecer as metodologias e proceder aos trabalhos de recuperao ou de reforo, como a situao o exigir. necessrio sempre muita ateno e competncia, pois uma anlise malfeita pode levar aplicao de um mtodo de recuperao ou de reforo inadequado e, caso no sejam eliminadas as causas, de nada vai adiantar tentar sanar o problema, pois, neste caso, ele ressurgir, e at mesmo poder vir a agravar-se. Alm do aspecto antiesttico e a sensao de pouca estabilidade que apresenta uma pea fissurada, os principais perigos decorrem da corroso da armadura e da penetrao de agentes agressivos externos no concreto. Devido a isso a NBR - 6118 (NB 1/78), subitem 4.2.2, considera fissurao como nociva quando a abertura das fissuras na superfcie do concreto ultrapassa os seguintes valores: 0,1 mm para peas no protegidas, em meio agressivo; 0,2 mm para peas no protegidas, em meio no agressivo; e 0,3 mm para peas protegidas. 5.1.1 Fissuras do concreto no estado plstico A utilizao de mtodos inadequados ou negligncia podem afetar, durante a fase de execuo da obra, a qualidade do concreto. No estado plstico o concreto pode apresentar fissuras devidas deficincias ou descuido na execuo. O deslizamento do concreto em rampas de escadas com grande inclinao, os movimentos de uma forma mal projetada ou mal fixada, os deslocamentos de armaduras durante a compactao do concreto etc., figuram entre os motivos mais freqentes de fissurao por falhas na execuo. As fissuras que ocorrem antes do endurecimento do concreto podem ser tambm do resultado de assentamentos diferenciais dentro da massa do concreto (sedimentao) ou retrao da superfcie causada pela rpida perda de gua2 de 35 11/04/2012 21:34

CAPTULO V

http://patologiaestrutura.vilabol.uol.com.br/processos.htm

enquanto o concreto ainda est plstico. Elas podem ser devidas a combinao de endurecimento superficial com sedimentao interior. Outra causa de fissura nessa fase pode ser a movimentao das frmas ou do leito do concreto numa fundao. Como exemplo deste tipo de fissurao, abordaremos alguns casos mais tpicos deste sintoma. 5.1.1.1 Retrao Plstica Quando a gua se desloca para fora de um corpo poroso no totalmente rgido, verifica-se uma contrao. No concreto geralmente ocorre esse tipo de deslocamento de gua, desde o estado fresco at idades mais avanadas. Logo aps o adensamento e acabamento da superfcie do concreto, pode-se observar o aparecimento de fissuras na sua superfcie, facilmente eliminadas pela passagem da colher de pedreiro ou por revibrao. Esta retrao plstica, devida a perda rpida de gua de amassamento, seja por absoro das frmas, ou dos agregados, seja por evaporao. A intensidade da retrao plstica influenciada pela temperatura, pela umidade relativa ambiente e pela velocidade do vento. No entanto, a perda de gua por si mesma no permite prever a retrao plstica; depende muito da rigidez. Pode haver fissurao se a quantidade de gua perdida por unidade de rea for grande e maior do que a gua que sobe superfcie por efeito da exsudao. NEVILLE, afirma que "impedindo-se completamente a evaporao depois do lanamento do concreto, elimina-se a fissurao". (op. cit. p. 424) Deve ser lembrado que a evaporao aumenta quando a temperatura do concreto for muito mais alta do que a temperatura ambiente: em tais circunstncias, pode ocorrer retrao plstica mesmo que seja alta a umidade relativa do ar. Portanto, melhor proteger o concreto contra o sol e contra o vento, lanar e iniciar a cura o mais cedo possvel. Deve-se evitar lanar o concreto em um subleito seco.

Conforme RIPPER, E.: "para temperaturas do ar e do concreto a 32 C, umidade relativa de 10% e velocidade do vento de 40 Km/h,

3 de 35

11/04/2012 21:34

CAPTULO V

http://patologiaestrutura.vilabol.uol.com.br/processos.htm

o grau de evaporao 50 vezes maior do que quando a temperatura do ar e do concreto for de 21 C, a umidade relativa de 70% e no haja vento. Mesmo quando so usados os mesmos materiais, propores, mtodos de mistura, manuseio, acabamento e cura as trincas podem ocorrer ou no, dependendo apenas das condies do tempo". (op. cit. p. 42)

As medidas para reduzir a evaporao da gua na superfcie do concreto consistem em: a. Baixar a temperatura do concreto durante os dias quentes: resfriando a gua de amassamento; estocando os agregados sombra; protegendo as frmas e o prprio concreto do sol; e lanando o concreto durante os perodos mais frios do dia. a. Reduzir a velocidade do vento na superfcie do concreto: construindo barreiras para o vento com madeira, plstico ou vegetao. a. Manter a umidade do concreto: proteger a superfcie do concreto caso haja atraso entre o lanamento e o acabamento; e aspergir gua sobre o concreto acabado logo desaparea o brilho, que indica a secagem superficial. Geralmente as fissuras aparecem com uma distribuio caprichosa e cortando-se entre si. As vezes existem regies nas quais se apresentam concentraes de fissuras formando "teias" que podem ser oriundas da maior concentrao nestas regies de pasta de cimento, que secar mais rapidamente do que o resto da superfcie.

4 de 35

11/04/2012 21:34

CAPTULO V

http://patologiaestrutura.vilabol.uol.com.br/processos.htm

Fig.11 Fissuras de retrao plstica do concreto (RIPPER, 1996) As fissuras no seguem linhas determinadas, mas se ramificam ou apresentam sinuosidade, por ocorrerem quando o concreto no apresenta praticamente resistncia e, que vo se adaptando ao contorno dos agregados, pois no os podem atravessar. So fissuras mais freqente em superfcies de pavimentos, lajes, e em todos os elementos de grande rea ou volume. O fenmeno pode ser tambm significativo quando a pega retardada, como em tempo frio ou pelo uso de aditivo retardador. 5.1.1.2 Assentamento Plstico do Concreto Aps o lanamento do concreto, os slidos da mistura comeam a sedimentar, deslocando a gua e o ar aprisionado. A gua aparece na superfcie (exsudao) e a sedimentao continua at o endurecimento do concreto. A fissurao por assentamento do concreto ocorre sempre que as armaduras e os agregados impedem a livre sedimentao do concreto, obrigando-o a separar-se, surgindo fissuras no concreto plstico. As fissuras formadas pelo assentamento do concreto acompanham o desenvolvimento das armaduras, e provocam a criao do chamado efeito de parede, que pode formar um vazio por baixo da barra, reduzindo a aderncia desta ao concreto. Se o agrupamento de barras for muito grande, as fissuras podero interagir entre si, gerando situaes mais graves, como a de perda total de aderncia.

5 de 35

11/04/2012 21:34

CAPTULO V

http://patologiaestrutura.vilabol.uol.com.br/processos.htm

CNOVAS, adverte que "a unio de pilares a vigas corre riscos se, uma vez concretados os pilares, e no se espera algumas horas antes de concretar as vigas, para permitir que o concreto fresco dos pilares assente". (op. cit., p. 222)

Fig. 12 Fissuras de assentamento plstico (HELENE, 1992) E importante tambm considerar que, em termos de durabilidade, fissuras como estas, que acompanham as armaduras, so as mais nocivas, pois facilitam, bem mais que as ortogonais, o acesso direto dos agentes agressores, facilitando a corroso das armaduras. As medidas preventivas consistem em: produzir misturas mais secas, mais densas, com menor abatimento possvel; fazer um bom adensamento; e evitar uma execuo muito rpida do concreto. 5.1.1.3 Movimentao de Frmas e Escoramentos Os recalques do subleito ou mau escoramento das frmas podem causar trincas no concreto enquanto na fase plstica.

6 de 35

11/04/2012 21:34

CAPTULO V

http://patologiaestrutura.vilabol.uol.com.br/processos.htm

Tais movimentos podem ser causados por: deformao das frmas, por mau posicionamento, por falta de fixao inadequada, pela existncia de juntas mal vedadas ou de fendas, etc.; inchamento da madeira devido umidade ou perda de pregos; e devido ao uso imprprio ou excessivo dos vibradores.

Fig. 13 Fissura causada por movimentao da frma (RIPPER, 1996) As medidas preventivas consistem em: compactar suficientemente o subleito; e projeto adequado de frmas e escoramentos. 5.1.1.4 Retrao Hidrulica A retrao hidrulica, aps a pega, devida perda por evaporao de parte da gua de amassamento para o ambiente, de baixa umidade relativa. A retrao aps a pega manifesta-se muito mais lentamente do que a retrao plstica.7 de 35 11/04/2012 21:34

CAPTULO V

http://patologiaestrutura.vilabol.uol.com.br/processos.htm

A retrao hidrulica, tanto no concreto quanto em argamassas ou pastas de cimento, manifesta-se imediatamente aps o adensamento do concreto, se no forem tomadas providncias que assegurem uma perfeita cura, ou seja, se no for impedida a evaporao da gua do concreto. Principais fatores que influem na retrao so os seguintes: a. Finura do cimento (a retrao aproximadamente, proporcional a finura) e dos elementos mais finos do concreto; b. Tipo do cimento (a retrao pode variar de uma at trs vezes conforme o tipo de cimento). Existe um teor timo de gesso para se obter a retrao mnima. Os lcalis, os cloretos e, de um modo geral, os aditivos aceleradores aumentam a retrao; c. Teor de gua: a retrao aproximadamente proporcional ao volume absoluto da pasta; d. Consumo de cimento; e. Tipo de granulometria dos agregados: as areias finas aumentam a retrao. Quanto maior for o mdulo de elasticidade dos agregados, tanto maior ser a reao por eles oposta a retrao; e f. Umidade relativa e perodo de conservao. Em geral, as recomendaes para minimizar estas fissuras envolvem o emprego da mnima relao gua/cimento (a/c) possvel, consumos no elevados de cimento, misturas com teor adequado de argamassa, execuo cuidadosa da cura, sem que o concreto fique sujeito a ciclos de secagem e umedecimento. Concretos dosados com excesso de areia apresentam retrao maior do que misturas semelhantes com teores normais. As medidas preventivas para reduzir a retrao hidrulica consistem em: a. usar o menor teor de gua de amassamento possvel; b. maior teor de agregado grado possvel;8 de 35 11/04/2012 21:34

CAPTULO V

http://patologiaestrutura.vilabol.uol.com.br/processos.htm

c. cura adequada do concreto; e d. armaduras de pele quando as peas forem altas. Observa-se que quando a cura do concreto bem feita, a retrao s se iniciar quando a cura for interrompida, idade em que o concreto ter sua resistncia trao aumentada, e assim quando surgirem as tenses de trao devidas retrao, o concreto j poder apresentar resistncia trao superior s tenses oriundas da retrao, no ocorrendo portanto o fissuramento.

Fig.14 Fissuras causada por retrao hidrulica (HELENE, 1992)

5.1.1.5 Retrao Trmica O cimento ao se hidratar, gera uma quantidade de calor por kg variando conforme a composio do mesmo. Em tempo frio, o calor liberado na hidratao do cimento atua favoravelmente, no ocorrendo o mesmo em regies ou pocas quentes pois o seu efeito pode ser negativo, sendo recomendvel a utilizao de consumos baixos de cimento e o emprego de cimentos de baixo calor de hidratao, ou seja, pobres em silicatos e aluminato triclcico, ou ainda, o emprego de cimentos pozolnicos ou de alto forno. Isso, quando se tratar de concretagens de elementos de grande volume e, nos que, predomine a superfcie sobre o volume.

9 de 35

11/04/2012 21:34

CAPTULO V

http://patologiaestrutura.vilabol.uol.com.br/processos.htm

Se o calor produzido durante a hidratao, no poder ser eliminado facilmente, as peas concretadas permanecero quentes, e portanto, dilatadas durante certo tempo, que poder ser grande face a baixa condutibilidade do concreto (aproximadamente 0,003 cal / cm . seg. C). Por ocasio do resfriamento do concreto, este ir se contrair dando origem tenses de trao, aparecendo fissuras nos lugares onde estas tenses ultrapassarem a resistncia trao do concreto. A influncia que o calor gerado na hidratao do cimento pode ter na formao de fissuras, devido principalmente baixa condutibilidade do concreto, faz com que exista um gradiente trmico entre o interior da massa e as superfcies, dando lugar a um esfriamento das camadas externas e, consequentemente, retrao das mesmas, enquanto o ncleo est ainda quente e dilatado. CNOVAS, afirma que "em geral, sempre que a diferena entre a temperatura ambiente e a do ncleo seja superior a 20 C, de se esperar que se produzam fissuras." (ibid. p. 219) A falta ou construo defeituosa de juntas de dilatao dar lugar a fissuras se o concreto no puder resistir, devido ao seu mdulo de deformao que origina a mudana de temperatura. Conforme VENUAT (1976), as principais precaues a tomar para limitar este tipo de retrao so as seguintes: a. Escolher um cimento de baixo calor de hidratao (baixo teor do aluminato triclcico ou cimento com adies, etc.) b. Consumo moderado de cimento e consequentemente granulometria de concreto bem estudada. c. Escolha de um agregado com alto mdulo de deformao e por conseguinte pouco deformvel. d. Refrigerao do concreto a ser utilizado na obra (e tambm dos materiais constituintes). e. Utilizao de moldes de pequena condutibilidade trmica (ao por exemplo). 5.1.2 Fissuras do concreto endurecido As fissuras no concreto endurecido podem se produzir em decorrncia de vrios aspectos, entre eles, defeitos na execuo.

10 de 35

11/04/2012 21:34

CAPTULO V

http://patologiaestrutura.vilabol.uol.com.br/processos.htm

Em muitas ocasies, as fissuras do concreto endurecido aparecem quase simultaneamente atuao da ao normal a que est submetido, enquanto que, em outras, podem aparecer de maneira muito diferenciada; pode ocorrer que o concreto ou o ao estejam sofrendo durante muito tempo uma ao prejudicial de tipo mecnica ou qumica, e a enfermidade no apresente sintomas externos durante meses e at anos.

Em consolos e dentes Gerber mal executados, nos quais o apoio no funciona adequadamente, tem-se um engastamento que d lugar a um momento cujo brao muito curto e, portanto, produz grandes esforos, que podem fissurar o consolo ou a viga que se apoia sobre ele.

Fig. 15 Fissuras em consolos (HELENE, 1992) Fig. 16 Fissuras em dentes Gerber (HELENE, 1992)

Nos balanos em que se produziu um deslocamento para baixo das armaduras negativas, durante a concretagem, aparecero fissuras de flexo na parte superior.

11 de 35

11/04/2012 21:34

CAPTULO V

http://patologiaestrutura.vilabol.uol.com.br/processos.htm

Fig. 17 Fissuras produzidas por deslocamento das armaduras (CNOVAS, 1988)

Nos pilares, aparecem fissuras verticais ou ligeiramente inclinadas, se durante a execuo ocorreu m colocao, insuficincia e deslocamento dos estribos. Estas fissuras so, neste caso, um sintoma bastante perigoso.

12 de 35

11/04/2012 21:34

CAPTULO V

http://patologiaestrutura.vilabol.uol.com.br/processos.htm

Fig. 18 Fissuras produzidas por deslocamento dos estribos (HELENE, 1988)

Podem tambm aparecer fissuras paralelas s armaduras longitudinais das vigas, quando a compactao do concreto no foi boa, ou quando, devido a pequena distncia entre barras, o concreto no pde passar entre elas.

Fig. 19 Fissura na face inferior da viga (LIMA, J. M., 1999)

Nas construes de concreto armado, as armaduras se encontram invariavelmente a alguns centmetros da superfcie, normalmente a 1 cm (cobrimento). Se a armadura est em contato com o ar e gua, oxida-se. Sendo o volume do xido

13 de 35

11/04/2012 21:34

CAPTULO V

http://patologiaestrutura.vilabol.uol.com.br/processos.htm

produzido pela corroso mais ou menos oito vezes maior do que a do metal do qual procede, sero criadas fortes tenses no concreto, fazendo com que o mesmo se rompa por trao, apresentando fissuras que seguem as linhas das armaduras principais e inclusive a dos estribos se a corroso for muito intensa.

5.2 DESAGREGAO DO CONCRETO

Para SOUZA e RIPPER, desagregao : "a prpria separao fsica de placas ou fatias de concreto, com perda de monolitismo e, na maioria das vezes, perda tambm da capacidade de engrenamento entre os agregados e da funo ligante do cimento. Como conseqncia, tem-se que uma pea com sees de concreto desagregado perder, localizada ou globalmente, a capacidade de resistir aos esforos que a solicitam. (op. cit., p. 71)

A desagregao do material um fenmeno que freqentemente pode ser observado nas estruturas de concreto, causado pelos mais diversos fatores, ocorrendo, na maioria dos casos, em conjunto com a fissurao. 5.2.1 Desagregaes devido as reaes expansivas no concreto

Na fabricao do cimento, acrescenta-se gesso ao clnquer no moinho. Esse gesso acrescentado reage antes das vinte e quatro horas com parte do aluminato triclcico formando etringita; a outra parte do aluminato fica livre para reagir caso, posteriormente, encontre sulfatos, seja nos agregados ou nas guas com as quais o concreto vai entrar em contato, produzindo mais etringita que expansiva, mas numa fase em que o concreto j est endurecido e, portanto, provocar efeitos patolgicos que aparecero na forma de rachaduras, fissuras e, posterior desintegrao do concreto. A RAA (reao lcali-agregado) pode ser resumida como um tipo de degradao que afeta ao concreto atravs de um

14 de 35

11/04/2012 21:34

CAPTULO V

http://patologiaestrutura.vilabol.uol.com.br/processos.htm

fenmeno de expanso. A expanso causada pela reao qumica que se processa entre certos tipos de agregados e os lcalis de Sdio (Na) e de Potssio (K) existentes no cimento Portland, e cuja intensidade depende dos produtos formados pela reao. Em escala microscpica, as conseqncias da expanso devido RAA podem apresentar-se como microfissuras e descolamento do agregado, e sob o ponto de vista volumtrico, o desenvolvimento de esforos e decorrentes fissuras no concreto. Os sulfatos presentes em solues aquosas, (Ex. efluentes industriais) ou mesmo em solos, atacam estruturas de concreto promovendo uma destruio progressiva do material. A velocidade com que ocorre este ataque depende de alguns fatores que se dividem em dois tipos principais: Caractersticas do meio agressivo; e Propriedades do meio agredido.

Alguns dos fatores mais importantes so apresentados em seguinte: a. Concentrao, tipo de sulfato e PH da soluo, solo ou gua subterrnea; b. Mobilidade da gua subterrnea; c. Adensamento, tipo e teor de cimento, tipo de agregado, fator gua/cimento e regime de cura do concreto; d. Processo construtivo; e e. Congelamento; em regies frias, o efeito conjunto de congelamento e ataque de sulfatos promove uma severa agressividade ao concreto. A degradao do concreto por ataque de sulfatos envolve basicamente trs processos: a. Difuso dos ons sulfato atravs da matriz, controlada pela porosidade e permeabilidade do material;15 de 35 11/04/2012 21:34

CAPTULO V

http://patologiaestrutura.vilabol.uol.com.br/processos.htm

b. Reaes entre ons sulfato e certos constituintes do cimento hidratado (CH, C3A.CS.H18 ) para formar produtos expansivos (etringita e gipsita); e c. Fissurao da matriz, que conduz perda de resistncia e desintegrao.

Para prevenir ou mesmo postergar o problema, geralmente procura-se especificar tipos especiais de cimento (baixo teor de C3A ou adio de microsslica, escria de alto-forno e pozolanas em geral) para o caso de ataques por sulfato e reduzir a porosidade do material atravs de uma reduo drstica da relao gua/cimento ou adio de microsslica. Este ltimo procedimento vale tanto para ataque por cloretos quanto sulfatos. Os fatores endgenos (ou de produo) associados com o processo de produo do concreto (seleo dos materiais, dosagem, amassamento e cura) tem influncia na expanso do concreto por ataque dos sulfatos so necessariamente: a. Tipo de cimento: - composio qumica - superfcie especfica b. Tipo de agregado: - forma e granulometria - composio mineralgica c. Dosagem: - relao a/c - contedo de cimento - teor de argamassa

16 de 35

11/04/2012 21:34

CAPTULO V

http://patologiaestrutura.vilabol.uol.com.br/processos.htm

d. Cura: - durao - temperatura

Da mesma forma, nos casos de corroso das armaduras, em que o concreto se desagrega quando do aumento de volume das barras de ao, ou ainda quando acontecem as reaes lcali-agregado e de sulfatos, que resultam em processo de desagregao bastante acelerado.

Fig. 20 Destacamento do concreto devido corroso das armaduras (LIMA, J. M., 1999)

5.2.2 Desagregaes devido movimentaes da frma

17 de 35

11/04/2012 21:34

CAPTULO V

http://patologiaestrutura.vilabol.uol.com.br/processos.htm

Ressaltam-se em particular, neste aspecto, os casos de criao de juntas de concretagem no previstas, por deslocamento lateral das frmas (ver Figura 21.a), ou de fuga de nata de cimento pelas juntas ou fendas das frmas, como mostrado na Figura 21.b, provocando a segregao do concreto, com sua conseqente desagregao, na maioria dos casos acompanhada de fissurao. Qualquer um destes casos implicar o surgimento de quadros patolgicos, j definidos, com o surgimento de fissuras no elemento estrutural, por enfraquecimento deste elemento em virtude da formao da junta de concretagem forada e, normalmente com a adeso bastante prejudicada, ou com o enfraquecimento do prprio concreto, em virtude da fuga da nata de cimento.

Fig. 21 Destacamento do concreto devido movimentaes da frma (SOUZA e RIPPER 1998)

5.2.3 Desagregaes devido corroso do concreto

18 de 35

11/04/2012 21:34

CAPTULO V

http://patologiaestrutura.vilabol.uol.com.br/processos.htm

Em geral para HELENE (1986), "pode-se definir corroso como a interao destrutiva de um material com o ambiente, seja por reao qumica ou eletroqumica". Sendo genrica, esta definio ser vlida para qualquer tipo de material. Em oposio ao processo de corroso do ao das armaduras, que predominantemente eletroqumico, a do concreto puramente qumica e ocorre por causa da reao da pasta de cimento com determinados elementos qumicos, causando em alguns casos a dissoluo do ligante ou a formao de compostos expansivos, que so fatores deteriorantes do concreto. O processo de corroso do concreto depende tanto das propriedades do meio onde ele se encontra, incluindo a concentrao de cidos, sais e bases, como das propriedades do prprio concreto. O concreto, quando de boa qualidade, um material bastante resistente corroso, embora tambm possa vir a sofrer danos quando em presena de alguns tipos de agentes agressores. J o concreto de m qualidade, ou seja, o concreto permevel, muito poroso, segregado ou confeccionado com materiais de m qualidade ou impuros, facilmente atacvel por uma srie de agentes.

Pode-se classificar a corroso do concreto segundo trs tipos, dependendo das aes qumicas que lhe do origem: corroso por lixiviao; corroso qumica por reao inica; e corroso por expanso. a. A corroso por lixiviao consiste na dissoluo e arraste do hidrxido de clcio existente na massa de cimento Portland endurecido (liberado na hidratao) devido ao ataque de guas puras ou com poucas impurezas, e ainda de guas pantanosas, subterrneas, profundas ou cidas, que sero responsveis pela corroso, sempre que puderem circular e renovar-se, diminuindo o pH do concreto. Quanto mais poroso o concreto, maior a intensidade da corroso. A dissoluo, o transporte e a deposio do hidrxido de clcio Ca(OH)2 (com formao de estalactites e de estalagmites) do lugar decomposio de outros hidratos, com o conseqente aumento da porosidade do concreto que, com o tempo, se desintegra. Este fenmeno que ocorre no concreto similar osteoporose do esqueleto humano, e pode levar, em um espao de tempo relativamente curto, o elemento estrutural atacado runa. o processo de corroso que ocorre com mais freqncia.

19 de 35

11/04/2012 21:34

CAPTULO V

http://patologiaestrutura.vilabol.uol.com.br/processos.htm

Fig. 22 Lixiviao do concreto (LIMA, J, 1999) b. A corroso qumica por reao inica ocorre em virtude da reao de substncias qumicas existentes no meio agressivo com componentes do cimento endurecido. Esta reao leva formao de compostos solveis, que so carreados pela gua em movimento ou que permanecem onde foram formados, mas, nesse ltimo caso, sem poder aglomerante. Os principais ons que reagem com os compostos do cimento so o magnsio, o amnio, o cloro e o nitrato. c. Na corroso por expanso ocorrem reaes dos sulfatos com componentes do cimento (como foi comentado), resultando em um aumento do volume do concreto que provoca sua expanso e desagregao. Os sulfatos encontram-se presentes em guas que contm resduos industriais, nas guas subterrneas em geral e na gua do mar, sendo que os sulfatos mais perigosos para o concreto so o amonaco (NH4)2S02 , o clcico, CaSO4 o de magnsio, MgSO4 e o de sdio. Na2SO4.

20 de 35

11/04/2012 21:34

CAPTULO V

http://patologiaestrutura.vilabol.uol.com.br/processos.htm

Qualquer processo de corroso deve ser imediatamente interrompido ainda no seu incio, pois sua continuidade, alm de enfraquecer a estrutura, dar origem fissurao, corroso das armaduras e a desagregao do concreto e, em estgio mais evoludo, torna economicamente impraticvel a recuperao da estrutura.

5.3 CARBONATAO DO CONCRETO

5.3.1 A carbonatao

Nas superfcies expostas das estruturas de concreto, a alta alcalinidade, obtida principalmente custa da presena do hidrxido de clcio (Ca(OH)2) liberado das reaes de hidratao, pode ser reduzida com o tempo. Essa reduo ocorre, essencialmente, pela ao do CO2 presente na atmosfera e outros gases cidos, tais como S02 e H2S. Esse processo, denominado carbonatao do concreto, ocorre lentamente, segundo a reao principal:

Ca(OH) 2 + C02 CaCO3 + H20

O pH de precipitao do CaCO3 cerca de 9,4 ( temperatura ambiente), o que altera, substancialmente, as condies de estabilidade qumica da capa ou pelcula passivadora do ao. Sendo, portanto, um fenmeno ligado permeabilidade aos gases, deve ser estudado quanto composio ideal do concreto, de modo a reduzir o risco e a velocidade de carbonatao.

5.3.2 A influncia da relao a/c

21 de 35

11/04/2012 21:34

CAPTULO V

http://patologiaestrutura.vilabol.uol.com.br/processos.htm

A carbonatao superficial dos concretos varivel de acordo com a natureza de seus componentes, com o meio ambiente (rural, industrial, ou urbano) e com as tcnicas construtivas de transporte, lanamento, adensamento, cura etc. Como conseqncia, a profundidade de carbonatao de difcil previso e tambm varivel dentro de amplos limites. As profundidades de carbonatao aumentam, inicialmente, com grande rapidez, prosseguindo mais Ientamente e tendendo assintoticamente a uma profundidade mxima. Essa tendncia ao estacionamento do fenmeno pode ser explicada pela hidratao crescente do cimento, que aumenta, gradativamente, desde que haja gua suficiente, a compacidade do concreto. Alie-se a isso, a ao dos produtos da transformao que tambm colmatam os poros superficiais, dificultando o acesso de CO2, presente no ar, ao interior do concreto. Tendo a relao gua/cimento um papel preponderante na permeabilidade aos gases, natural que tenha grande influncia na velocidade de carbonatao. Segundo GREGER (1969), apud HELENE (1986): "a profundidade de carbonatao de concretos com relao gua/cimento de 0,80, 0,60 e 0,45, em mdia, est na relao 4:2:1, independentemente da natureza da atmosfera a que estejam expostos". O mesmo autor ressalta que a carbonatao pode ser cerca de 10 vezes mais intensa em ambientes climatizados (U.R. 65C e temperaturas de 23C) do que em ambientes midos, devido diminuio da permeabilidade do CO2 no concreto por efeito da presena de gua. A figura 23 apresenta os resultados da observao de SORETZ, apud HELENE (1986), realizada numa srie de concretos de boa qualidade, constitudos de agregados normais.

22 de 35

11/04/2012 21:34

CAPTULO V

http://patologiaestrutura.vilabol.uol.com.br/processos.htm

Fig. 23 Variao da profundidade de carbonatao com o tempo e com a relao a/c (SORETZ, apud HELENE,1986)

Num concreto de boa qualidade, bem adensado e curado, a carbonatao se d superficialmente s tendo importncia nos pontos em que a armadura esteja muito prxima superfcie do concreto.

5.3.3 Espessura de carbonatao

Em relao a determinao da profundidade de carbonatao, um mtodo comum e simples consiste em tratar uma superfcie recm rompida de concreto com uma soluo de fenolftalena em lcool diludo. O Ca(OH)2 adquire uma cor rosa enquanto a parte carbonatada no se altera; com o prosseguimento da carbonatao da superfcie recm exposta, a cor rosa desaparece gradativamente. O ensaio rpido e fcil de ser executado, mas deve ser lembrado que a cor rosa indica a23 de 35 11/04/2012 21:34

CAPTULO V

http://patologiaestrutura.vilabol.uol.com.br/processos.htm

presena de Ca(OH)2 mas no necessariamente a ausncia total de carbonatao. Na verdade, o ensaio com fenolftalena uma indicao do pH (cor rosa para pH maior do que cerca de 9,5) mas no faz distino entre um pH baixo causado por carbonatao ou por outros gases cidos. O ensaio com fenolftalena no pode ser usado com cimentos aluminosos, pois, esses cimentos no contm cal livre. As tcnicas de laboratrio, que podem ser usadas para esse tipo de cimento, que determinam a profundidade de carbonatao incluem anlise qumica, difrao de raios X, espectroscopia por infravermelho e anlise termogravimtrica.

Fig. 24 Variao da profundidade de carbonatao ensaio com fenolftalena (HELENE, 1986)

5.3.4 - Como melhorar a proteo ?

24 de 35

11/04/2012 21:34

CAPTULO V

http://patologiaestrutura.vilabol.uol.com.br/processos.htm

Um estudo realizado por pesquisadores da UFRGS lana algumas luzes sobre a influncia das adies no processo qumico da carbonatao dos concretos. Mesmo sem chegar a concluses definitivas, o trabalho permite estabelecer comparaes entre concretos que recebem pequenas doses de cal, microsslica e cinzas volantes. Esses pesquisadores perceberam que o grande responsvel pelo estabelecimento da velocidade de carbonatao o fator gua/cimento, j que define a porosidade. Em relao as adies estudadas, todas reduziram a velocidade de carbonatao, atenuando diferentemente o fenmeno em cada situao especfica. Em particular, a cal, deve ser mais bem avaliada, em funo do desempenho apresentado pela argamassa adicionada de cal. possvel pensar que, sendo a cal o objeto da carbonatao, o aumento desse reagente na unidade de volume promove mais intensamente a reao a um nvel mais superficial, limitando a profundidade de carbonatao. A cal atua com um densificador, diminuindo naturalmente a porosidade, o que pode explicar o aumento na resistncia, apesar de um maior fator a/c. J o Mtodo de Frmas Drenantes, apresentado por GEYER & GREVEN (op. cit.), consiste no revestimento interno das frmas com um material absorvente e drenante, com o intuito de aps o lanamento do concreto, drenar parte da gua ali existente prxima as superfcies, portanto, promover uma reduo da relao gua/cimento superficial, com isto, diminuir a porosidade e permeabilidade, aumentar a dureza e resistncia e, melhorar a aparncia na superfcie do concreto, impedindo ao mesmo tempo a sada das partculas finas (cimento, agregados midos).

Ensaios de carbonatao foram realizados comparando-se um concreto convencional com frmas de madeira com o mesmo concreto executado com Frmas Drenantes.

25 de 35

11/04/2012 21:34

CAPTULO V

http://patologiaestrutura.vilabol.uol.com.br/processos.htm

Grfico 1 Profundidade de carbonatao (GEYER & GREVEN, 1999)

O Mtodo de Frmas Drenantes e a influncia das adies no concreto, viso melhorar as qualidades superficiais do concreto, apontando uma utilizao cada vez maior com vistas a concretos mais resistentes e durveis.

5.4 CORROSO DAS ARMADURAS

Nas obras de concreto armado e especialmente naquelas que se situam nas proximidades do mar, em atmosferas salinas, ou em lugares muito midos e com atmosferas contaminadas, muito freqente o aparecimento de fissuras devido corroso das armaduras. A corroso dos aos no concreto armado tem dois inconvenientes importantes: produzir desagregaes no concreto e diminuir a seo resistente das barras.

26 de 35

11/04/2012 21:34

CAPTULO V

http://patologiaestrutura.vilabol.uol.com.br/processos.htm

Por corroso propriamente dita entende-se o ataque de natureza preponderantemente eletroqumica, que ocorre em meio aquoso. A corroso acontece quando formada uma pelcula de eletrlito sobre a superfcie dos fios ou barras de ao. Esta pelcula causada pela presena de umidade no concreto, salvo situaes especiais e muito raras, tais como dentro de estufas ou sob ao de elevadas temperaturas (> 80C) e em ambientes de baixa umidade relativa (U.R.< 50%). Este tipo de corroso tambm responsvel pelo ataque que sofrem as armaduras antes de seu emprego, quando ainda armazenadas no canteiro. o tipo de corroso que o engenheiro civil deve conhecer e com a qual deve se preocupar. melhor e mais simples preven-la do que tentar san-la depois de iniciado o processo. A corroso pode se apresentar de formas diversas. Em geral so classificadas pela extenso da rea atacada. Os tipos de corroso mais freqentes so: generalizada, localizada, por pite e fissurante (figura 25).

Fig. 25 - Morfologia da corroso (ANDRADE, 1992)

27 de 35

11/04/2012 21:34

CAPTULO V

http://patologiaestrutura.vilabol.uol.com.br/processos.htm

O concreto armado, alm de apresentar caractersticas mecnicas muito amplas, tem demonstrado possuir uma durabilidade adequada para a maioria dos usos a que se destina. Esta durabilidade das estruturas de concreto armado o resultado natural, da dupla natureza, que o concreto exerce sobre o ao: por uma parte, o cobrimento de concreto uma barreira fsica, e por outra, a elevada alcalinidade do concreto desenvolve sobre o ao uma camada passiva que o mantm inalterado por um tempo indefinido. A alcalinidade do concreto devida principalmente ao hidrxido de clcio que se forma durante a hidratao dos silicatos do cimento e aos lcalis que geralmente esto incorporados como sulfatos, no clnquer. Estas substncias situam o pH da fase aquosa contida nos poros em valores entre 12,6 e 14,0, isto , no extremo mais alcalino da escala de pH. A estes valores de pH e em presena de uma certa quantidade de oxignio, o ao das armaduras encontra-se passivado, isto , recoberto de uma capa de xidos transparentes, compacta e contnua que o mantm protegido por perodos indefinidos, mesmo em presena de umidade elevada no concreto. A funo do cobrimento de concreto , alm da proteo ao ataque de agentes agressivos externos (contidos na atmosfera, em guas residuais, guas do mar, guas industriais, dejetos orgnicos, etc.), a de proteger essa capa ou pelcula protetora da armadura contra danos mecnicos e, ao mesmo tempo, manter sua estabilidade. Conforme HELENE (1986): "o agente agressivo mais comum o cloreto (on Cl-) que pode ser adicionado involuntariamente ao concreto, a partir de aditivos aceleradores de endurecimento, agregados e guas contaminadas ou at a partir de tratamento de limpeza (como, por exemplo, o cido muritico, que o HCl impuro)". (op. cit. p. 16) As normas limitam o contedo de cloretos totais no concreto fresco, em relao a massa de cimento (%), conforme Tabela 6. Tal contedo depende de parmetros como: a. tipo e quantidade de cimento; b. relao a/c; c. contedo de umidade; d. agressividade do meio;28 de 35 11/04/2012 21:34

CAPTULO V

http://patologiaestrutura.vilabol.uol.com.br/processos.htm

e. adensamento; f. cura; etc. Portanto, h dificuldade de ser estabelecido um limite seguro abaixo do qual no haveria possibilidade de despassivao da armadura de ao. Segundo ANDRADE (1992), um valor mdio aceito, geralmente, para o teor de cloreto de 0,4% em relao a massa de cimento ou 0,05% a 0,1% em relao a massa de concreto. Teor Limite de Cl- para concreto armado (% em relao a massa de cimento) EH 88 pr EN 206 BS 8110/85 ACI 318/83 0,40 0,40 0,20 0,40* 0,15 0,30 1,00**

NORMA

* O limite varia em funo do tipo de cimento ** O limite varia em funo da agressividade ambiental Tabela 6 Teor limite de cloretos (ANDRADE, 1992)

29 de 35

11/04/2012 21:34

CAPTULO V

http://patologiaestrutura.vilabol.uol.com.br/processos.htm

Os cloretos se apresentam, no concreto, sob trs formas distintas: a. parte dos cloretos fica ligada ao aluminato triclcico (C3A) e formam principalmente, o cloroaluminato de clcio, conhecido por sal de Friedel (C3A.CaCl2.10H20), incorporando-se s fases slidas do cimento hidratado; b. outra poro adsorvida na superfcie dos poros; e c. uma terceira parte dissolvida na fase aquosa dos poros, formando os cloretos livres que so perigosos ".

Nas regies em que o concreto no adequado, ou no recobre, ou recobre deficientemente a armadura, a corroso torna-se progressiva com a conseqente formao de xi-hidrxidos de ferro, que passam a ocupar volumes de 3 a 10 vezes superiores ao volume original do ao da armadura, podendo causar presses de expanso superiores a 15 MPa (@ 150 kgf/cm2)

Essas tenses provocam, inicialmente, a fissurao do concreto na direo paralela armadura corroda, o que favorece a carbonatao e a penetrao de CO2 e agentes agressivos, podendo causar o lascamento do concreto.

30 de 35

11/04/2012 21:34

CAPTULO V

http://patologiaestrutura.vilabol.uol.com.br/processos.htm

Fig. 26 Lascamento do concreto devido a expanso da armadura (HELENE, 1986)

Essa fissurao acompanha , em geral, a direo da armadura principal e mais raramente a direo dos estribos, a no ser que estes estejam na superfcie. Deve-se considerar que os estribos, geralmente, esto na direo perpendicular ao maior esforo de compresso, o que pode impedir a fissurao profunda do elemento de concreto. Estribos na regio central de uma viga podem fissurar o concreto na face inferior, mas dificilmente o faro na regio junto aos apoios, normalmente, o que se observa em estribos o lascamento direto do concreto, sem fissuras iniciais. Considerando-se a dificuldade natural que impede o cobrimento adequado de armaduras, principalmente de lajes pois cobrem grandes reas, so finas e durante a concretagem constituem a "pista" de movimentao do pessoal e dos equipamentos so nesses componentes estruturais que se nota, em geral, mais rapidamente, o incio da corroso. Em pilares e vigas, o primeiro indcio, geralmente, no dado pela armadura principal, mas sim pelos estribos, que por vezes se apoiam diretamente sobre as frmas, sem cobrimento suficiente. No entanto, sob ms condies "construtivas", a corroso iniciar-se- nos locais mais quentes e mais midos e onde o risco de condensao seja maior. O processo nitidamente visvel, pois os produtos de corroso tm, predominantemente, colorao vermelho-marrom-acastanhada e, sendo relativamente solveis, "escorrem" pela superfcie do concreto, manchando-o. Para SHAFFER (1971) & CAIRONI (1977) apud HELENE (ibid. p. 6) na maioria das vezes, completando o quadro patolgico conforme figura abaixo, aparecem manchas marrom-avermelhadas na superfcie do concreto e bordas das fissuras.31 de 35 11/04/2012 21:34

CAPTULO V

http://patologiaestrutura.vilabol.uol.com.br/processos.htm

Fig. 27 Deteriorao progressiva devida corroso das armaduras (HELENE, 1986)

Como se v, a corroso das armaduras um processo que avana de sua periferia para o seu interior, havendo troca de seo de ao resistente por ferrugem. Este o primeiro aspecto patolgico da corroso, ou seja, a diminuio de capacidade resistente da armadura, por diminuio da rea de ao. Associada a esta troca, surgem, no entanto, outros mecanismos de degradao da estrutura. a. perda de aderncia entre o ao e o concreto, com alterao na resposta da pea estrutural s solicitaes s quais est submetida;

32 de 35

11/04/2012 21:34

CAPTULO V

http://patologiaestrutura.vilabol.uol.com.br/processos.htm

b. desagregao da camada de concreto envolvente da armadura. Tal fato acontece porque, ao oxidar-se, o ferro vai criando o xido de ferro hidratado (Fe203 nH2O), que, para ocupar o seu espao, exerce uma presso sobre o material que o confina da ordem de 15 MPa, suficiente para fraturar o concreto. Para se ter uma idia do que esta fora representa, refira-se que a expanso volumtrica das barras de ao, quando sob corroso, pode significar aumento correspondente a dez vezes o seu volume original; e c. fissurao, pela prpria continuidade do sistema de desagregao do concreto. Neste caso, como em qualquer caso em que haja fissurao, o processo agravado, pois o acesso direto dos agentes agressivos existentes na atmosfera multiplicam e aceleram a corroso, combinando situaes de ataque localizado com outras de ataque generalizado. As fissuras formadas acompanham o comprimento das armaduras. Do que foi exposto, fica a idia de que, para que no exista corroso, ser necessrio e suficiente que: a. pH do concreto seja claramente indicador de soluo bsica, ou seja, entre 12,6 e 14 no interior do concreto (carbonatao controlada); b. Qualidade do cobrimento garantido por um concreto de boa qualidade para que os agentes agressivos (cloretos, em especial) no atinjam a armadura; e c. Espessura do cobrimento de concreto adequado que possibilite uma proteo adequada as armaduras; Isto tudo equivale a dizer que um concreto dever ser compacto, com fissurao controlada, sendo a espessura fsica e a composio da camada de cobrimento das armaduras dimensionadas em funo do estado de tenso da pea e da agressividade do meio ambiente. Assim, aspectos como o controle da porosidade e da permeabilidade do concreto, a manuteno da pea sob estado de tenses de servio dentro dos limites estabelecidos, a escolha correta das bitolas das barras da armadura principal, o bom detalhamento, a cuidadosa execuo das peas e a proteo adicional das superfcies do concreto por pintura surgem como fatores primordiais e de cuja observncia depender a reduo ou no da possibilidade de ocorrncia de corroso nas barras da armadura. Da mesma forma, fica entendido que, como conseqncia do prprio processo, a corroso no acontecer em concretos secos nem em saturados (no primeiro caso, falta o eletrlito; no segundo, o oxignio). Por outro lado, as estruturas mais

33 de 35

11/04/2012 21:34

CAPTULO V

http://patologiaestrutura.vilabol.uol.com.br/processos.htm

sujeitas a corroso so as expostas ao alternada de molhagem e secagem, em particular se esta gua for dotada de grande concentrao de cloretos. No excessivo insistir no fato de que um bom concreto a melhor proteo contra a corroso das armaduras, devido sua alcalinidade e que a proteo ser tanto maior quanto mais rico em cal for o cimento, e maior a espessura do cobrimento do concreto sobre as barras da armadura.

5.5 PERDA DE ADERNCIA

A perda de aderncia um efeito que pode ter conseqncias desastrosas para a estrutura, e pode ocorrer entre dois concretos de idades diferentes, na interface de duas concretagens, ou entre as barras de ao das armaduras e o concreto. O concreto estrutural executado com armadura de ao, a ligao entre os dois materiais de considervel importncia com relao ao comportamento estrutural, incluindo-se fissurao devida retrao e aos efeitos trmicos s primeiras idades. A ligao se origina principalmente do atrito e da aderncia entre o ao e o concreto e ao intertravamento mecnico, no caso de barras deformadas. A ligao pode tambm ser favorecida pela retrao do concreto em relao ao ao. Em uma estrutura, a resistncia da ligao se deve outros fatores alm das propriedades do concreto. Entre eles se incluem a geometria da armadura tal como a espessura do cobrimento da armadura. O estado da superfcie do ao outro fator. A presena de ferrugem na superfcie do ao, desde que bem aderente ao ao, melhora a ligao de barras lisas e no prejudica a ligao de armaduras dobradas. O revestimento por galvanizao ou com resina epxi prejudica a resistncia da aderncia. A perda de aderncia entre dois concretos de idades diferentes ocorre quando a superfcie entre o concreto antigo e o concreto novo estiver suja, quando houver um espao de tempo muito grande entre duas concretagens consecutivas e a superfcie de contato (junta de concretagem) no tiver sido convenientemente preparada, ou quando surgirem trincas importantes no elemento estrutural. A perda de aderncia entre o concreto e o ao ocorre por causa de:34 de 35 11/04/2012 21:34

CAPTULO V

http://patologiaestrutura.vilabol.uol.com.br/processos.htm

a. corroso do ao, com sua conseqente expanso; b. corroso do concreto, em funo da deteriorao por dissoluo dos agentes ligantes; c. assentamento plstico do concreto; d. dilatao ou retrao excessiva das armaduras, cuja principal causa so os incndios (cargas cclicas podem dar efeitos semelhantes); e. aplicao, nas barras de ao, de preparados inibidores da corroso (perda parcial ou total de aderncia, em casos extremos).

35 de 35

11/04/2012 21:34


Recommended