Extensão da vida útil das estruturas de concreto com uso de armaduras de aço-carbono revestidas

ou de aço inoxidável Adriana de Araujo, Anna Ramus Moreira, Zehbour Panossian

CORROSÃO NAS ESTRUTURAS DE CONCRETO

Nas estruturas de concreto, a corrosão é uma ameaça silenciosa! ...usualmente é detectada tardiamente, quando do aparecimento de patologias na superfície do concreto.

A degradação prematura das estruturas é uma realidade brasileira! A falta de manutenções periódicas e a não adoção de técnicas adequadas de avaliação e de proteção contra corrosão são os principais fatores desencadeadores desse processo!

Elevado do Joá – RJ

Intervenção somente quando a estrutura já apresentava um estado crítico de deterioração!

"O viaduto está sob ataque de corrosão generalizada. Mesmo com os reparos que estão sendo feitos, haverá necessidade de intervenção no futuro" Eduardo Batista, professor da Coppe/UFRJ

(04/2013)

Após 14 anos sem manutenção, a Ponte dos Remédios é interditada em 2011 após o desabamento de parte de sua estrutura no Rio Tietê. Em 1997 uma rachadura devido á corrosão em elemento protendido também resultou na interdição da ponte e...muitos transtornos na cidade.

Ponte dos remédios - SP

15 % causas não identificadas

58 % corrosão de armaduras

14 % problemas estruturais

4 % detalhes construtivos

MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS NAS ESTRUTURAS DE RECIFE:

(ANDRADE; DAL MOLIN, 1997)

Pesquisas apontam que no mínimo 30 % das manifestações patológicas que atingem as estruturas de concreto estão relacionadas com a corrosão das armaduras de aço-carbono! Em ambientes de forte agressividade, a situação é a mais crítica!

9 % outras manifestações

No caso das estruturas de concreto, os custos econômicos associados à recuperação de estruturas debilitadas são significativos!

Estima-se que 3 % do PIB do Brasil é consumido pela corrosão! US$ 15 bilhões anuais!

(abraco.org.br)

Adotando-se práticas conhecidas e adequadas ao controle e combate a corrosão, podem ser economizados cerca de 30 %

deste valor!

Com exemplo: em 5 anos (entre 2006 a 2011) foram gastos cerca de R$ 120 milhões em intervenções na estrutura de somente 27 obras de arte da cidade de SP. (metalica.com.br)

ALÉM ISTO.... não há garantia da qualidade do concreto, devido a diversos fatores: projeto, execução, cura e transporte!

Segundo a literatura...há necessidade de proteção das estruturas...

VAYBURD e EMMONS (2000): em ambiente agressivo, um processo de degradação pode ocorrer em um curto intervalo de tempo, sendo que,

na presença de cloretos, a estratégia é adotar concreto de qualidade e adicionar proteção.

DHIR et al. (1991): a especificação do concreto não é um guia da

provável durabilidade da estrutura. Somente as suas características (fck, % C, a/c) não garantem uma adequada durabilidade em ambiente contaminado com cloreto.

SANDBERG (1996): a corrosão por cloretos é o problema mais comum de durabilidade associada com o moderno concreto de qualidade exposto ao ambiente marinho.

ACI 222.3R (2003): estruturas marinhas como píeres são vulneráveis a corrosão. Por causa deste risco, outras proteções podem ser requeridas.

TECNOLOGIAS DISPONÍVEIS

ARMADURA

métodos eletroquímicos de proteção

proteção superficial por película

armaduras resistentes à corrosão

zincagem da armadura (revestimento metálico) proteção catódica dessalinização e realcalinização

Pintura epóxi (revestimento orgânico)

aços ferríticos especiais aços inoxidáveis

AÇÃO SOBRE

O CONCRETO

a/c; cobrimento

fissuração; capilaridade

Mo

nit

ora

men

to d

o c

on

cret

o e

da

arm

adu

ra

do ponto de vista físico

reserva alcalina; fixadores de Cl-

inibidores de corrosão etc.

do ponto de vista químico

Tra

ço

Cim

ento

Ad

ição

Ad

itiv

o

pinturas sobre o concreto

REVESTIMENTO METÁLICO

DA ARMADURA COM ZINCO

IMERSÃO A

QUENTE

METALIZADA

ELETRODEPOSIÇÃO

PINTURA

Tecnologia aplicada há mais de 50 anos em

estruturas de concreto no exterior (Bermuda

Estados Unidos e Inglaterra).

Proteção por barreira, isolando o aço-carbono do meio.

Anodo de sacrifício, sendo consumido preferivelmente ao

aço em locais de sua exposição.

Preenchimento de vazios e capilares do concreto pelos

produtos de sua corrosão (diminuição da permeabilidade

do concreto).

O revestimento da armadura é feito por sua imersão em banho de zinco fundido, sendo obtida uma camada externa de zinco puro e outras de intermetálicos (zinco e ferro).

PROCESSO DE IMERSÃO A

QUENTE

Extensão da vida útil

Extensão da vida útil 4 a 5 VEZES

Cromatização mandatória (apesar das questões ecológicas)

Reparo em 1 % da área revestida (a cada 0,3 m do comprimento)

Dobras: barras aceita defeitos e em telas não aceita (dobramento a 180o)

ISO 14657

(2005)

zincagem de

barras, fios e

telas soldadas

Classe A ≥ 6,0 mm 84 µm

≤ 6,0 mm 70 µm

Classe B qualquer Ø

42 µm

Classe C 20 µm

ASTM A767

(2009)

zincagem de

barras

Classe I = 10,0 mm 128 µm

≥ 13,0 mm 150 µm

Classe II ≥ 10,0 mm 85 µm

ASTM

A1060 (2010)

zincagem de fios

e telas soldadas

por batelada.

Grade 65 4,8 Ø < 6,4 mm 64 µm

Grade 80 ≥ 6,4 mm 84 µm

Grade 100 ≥ 6,4 mm 100 µm

Espessura do revestimento de zinco por imersão a quente estabelecida por normalizações estrangeiras

Caleta Lo Rojas, Coronel

Central Colbún - Puerto de Coronel

Piscicultura Los Fiordos - Agrosuper

ZINCAGEM POR

IMERSÃO A QUENTE

ZINCAGEM POR

IMERSÃO A QUENTE

REVESTIMENTO POR MEIO DE PINTURA

Pintura epóxi - FBE

Tecnologia aplicada há

mais de 50 anos em

estruturas de concreto

no exterior (Estados

Unidos, Canadá e

Inglaterra).

Nova tecnologia, barras

metalizadas e com

pintura epóxi (2008:

norma ASTM A1055)

hidrofugante ZINCAGEM +

PINTURA EPÓXI

FBE (Fusion Bond Epoxy): pintura eletrostática com resina epóxi em pó que é submetida a cura a temperatura elevada

Proteção por barreira, isolando o aço-

carbono do meio. Usada inicialmente em

pavimento (sal de degelo), depois uso

estendido para estruturas expostas à

atmosfera marinha.

NACE SP0187: barreira ao ingresso da H2O, Cl- , O2

FBE (Fusion Bond epoxy):

inicialmente, a pintura apresentava muitas falhas de qualidade e de aplicação e era manuseada sem critério (falhas mecânicas);

década de 90: melhoria da qualidade do barras revestidas, cuidados na produção, no transporte, no armazenamento e montagem das armaduras;

recentemente foi proibida pelo departamento de transporte Britânico (DMRB BA75/01).

Pintura não flexível e flexível (sem defeitos visíveis a olho desarmado em ensaio de dobramento, 180º)

Área reparada: 1 % da pintura, a cada 0,3 m do comprimento

Verificação de falhas: máximo de 3 holidays por metro

Espessura do revestimento da armadura por pintura eletrostática (FBE) estabelecida por normalizações estrangeiras

Classe B

Classe A pintura de fios

e telas ASTM A884

(2006)

≥ 19 Ø ≤ 57 mm

≥ 10 Ø ≤ 16 mm pintura de barras ASTM A775

(2007b)

qualquer Ø pintura de barras, fios e telas

ISO 14654 (1999)

qualquer Ø

-

-

≥ 450 µm

≥ 175 µm

175 µm até 400 µm

175 µm até 300 µm

170 µm até 300 µm

Holden Beach Bridge – Calolina do Norte

Woodrow Wilson - Virgínea

PINTURA EPOXÍ

PINTURA EPOXÍ

ARMADURA DE AÇO INOXIDÁVEL

AUSTENÍTICOS MARTENSÍTICOS FERRÍTICOS

Os aços inoxidáveis austeníticos são aplicados tradicionalmente no exterior, em torno de 50 anos, em

estruturas de concretos em que é requerida uma vida útil ≥ 100 anos.

Atualmente vem crescendo o uso de aços inoxidáveis, especialmente do Lean dúplex (custo mais reduzido).

DÚPLEX

LEAN DÚPLEX

os aços inoxidáveis apresentam elevada resistente à corrosão devido à presença de camada passiva que tem sua formação e integridade dependente de inúmeras variáveis provenientes do meio de exposição, da composição química e dos fatores metalúrgicos característicos de cada tipo de aço inoxidável.

Os aços inoxidáveis são ligas que contêm predominantemente Fe e uma porcentagem de Cr não inferior a 12 %, que é essencial para a formação de camada passiva. Outros elementos usualmente presentes são: Mo, N, Ni e Mn, sendo que no lean dúplex há baixa concentração de Ni e Mn.

às barras superficiais dos elementos; aos trechos de reparo da estrutura, sendo usado barras de

inoxidáveis em conjunto com barras de aço-carbono. Nesse caso, o risco de corrosão galvânica é usualmente muito baixo.

e ainda, em elementos mais esbeltos (menor espessura de concreto de cobrimento da armadura)

e ainda possível tendência de substituição do FBE: Annual Report for 2011 do Departamento de transporte Americano: Stainless Steel Reinforcement as a Replacement for Epoxy Coated Steel in Bridge Decks

O uso dos aços inoxidáveis nas estruturas é muitas vezes limitado a partes expostas a uma agressividade muito forte, devido ao ataque de íons cloreto. Além disso, seu uso pode ser limitado:

Normalizações estrangeiras de vergalhões de aço inoxidável BS 6744:2009

Manutenção inaceitável

Atender a vida útil de projeto

Áreas críticas Diminuição do concreto de

cobrimento e da qualidade do

concreto

Normalizações estrangeiras de vergalhões de aço inoxidável ASTM A955:2010

Avaliação do risco de corrosão

(taxa de corrosão ≤ 0,50 µm/ano)

Píer Progreso, Yucatán

Tanque nuclear - França Haynes Slough, Oregon

(inoxidável dúplex UNS S32205)

Sagrada Família

INOXIDÁVEL

BS 6744

INOXIDÁVEL

Galvanização Pintura Aço inox

Aderência ao aço-carbono JJJJ JJJ _

Aderência ao concreto JJJJ JJJ JJJ

Resistência à corrosão JJJ JJJ JJJJ

Resistência química JJJ JJ JJJJ

Resistência à abrasão JJJJ JJ JJJJ

Resistência ao impacto JJJ JJJ JJJJ

Resistência aos íons cloreto JJ JJJ JJJJ

Resistência aos raios ultravioleta e a umidade JJJJ JJJ JJJJ

Resistência à carbonatação JJJ JJJ JJJJ

Proteção catódica JJJ JJ _

Proteção por barreira JJJJ JJJJ _

J JJ JJJ JJJJ

Inexistente/Muito Pouca Baixo Regular Elevado

Item Revestimento

Zincagem

Galvanização Pintura Aço inox

Reação química c/ o cimento LLL L L

Alterações no projeto estrutural convencional LL LLL LL

Dificuldade de manuseio na obra (dobrar, transportar

e armazenar) LL LLLL L

Geração de falhas no manuseio LL LLLL _

Necessidade de correção de falhas após fabricação LLL LLLL _Necessidade de correção de falhas após instalação

na obra LL LLL _Diminuição de desempenho em função de falhas

remanescentes LL LLL _

Custo adicional ao de fabricação do aço LL LLL LLLL

Custo adicional ao do aço-carbono LL LLL LLLL

Elevação do custo adicional ao da obra

convencional LL LLL LLLL

Necessidade de pré-tratamento do aço para receber

o revestimento L LL _

Necessidade de tratamento após revestimento LL L _

L LL LLL LLLL

Inexistente/Muito Pouca Baixa Regular Elevada

RevestimentoItem

Zincagem

Obrigada!

Leia mais:

Extensão da vida útil das estruturas com a zincagem da armadura por imersão a quente : Techne, junho. 2011 Extensão da vida útil das estruturas de concreto com uso de armaduras de aço inoxidável: Iº Encontro Luso-Brasileiro de Degradação em Estruturas de Concreto Armado, agosto 2014