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A Reparao do Beto Armado

Os mais recentes desenvolvimentos na reparao do beto armado incluem

tcnicas electroqumicas modernas que conseguem minimizar as

interferncias com a estrutura, factor importante no restauro de edifcios.

Dr John Broomfield (*)

Traduo por Antnio de Borja Arajo, Engenheiro Civil, I.S.T.

Ns geralmente pensamos no beto como sendo um material moderno, mas na realidade ele umdos mais antigos e durveis materiais de construo. O emprego mais antigo que se conhece parao beto em pavimentos de cabanas na antiga Jugoslvia, datando de 5600 AC; mais tarde,encontram-se exemplos notveis includos na Grande Pirmide de Giz e no Partenon em Atenas.

Apesar de os Romanos terem experimentado arm-lo com bronze, o beto armado, tal como hoje oconhecemos, data de cerca de meados do sculo XIX, na sequncia da introduo do cimentoPortland em 1854, quando este foi patenteado por Joseph Aspeden em Wakefield. Foramconstrudos barcos em beto armado e chamins de fbricas, na dcada de 1850, por WilliamWilkinson, por meio de um procedimento para construo de edifcios prova de fogo que usavabarras de ao embebidas numa massa de beto. Wilkinson demonstrou que tinha compreendidoonde o ao traccionado era necessrio nas suas coberturas planas, nas faces superiores das vigaspor cima dos suportes e nas faces inferiores a meio vo.

O ao tinha a vantagem de ter a resistncia traco que faltava ao beto, e de ser elevadamentecompatvel nas suas caractersticas fsicas e qumicas, conforme veremos adiante. O acerto nadilatao trmica crtico para a versatilidade do beto armado.

MECANISMOS DE DEGRADAO

Tal como a alvenarias e o tijolo, as estruturas de beto armado degradam-se pelo ataque deelementos externos, tais como os danos por congelamento descongelamento (a dilatao dahumidade congelada dentro da estrutura conforme esta descongela), e a eroso. Num materialcomposto e artificial, como o beto, existem mecanismos adicionais causados pela grandecomplexidade da sua composio. Hoje em dia muito preocupante a reaco alcali slica do betoe a corroso do ao, ambas afectadas pela alcalinidade do beto de cimento Portland. O cimentoPortland fabricado pela cozedura de diversos constituintes num forno, os quais incluem cal, e pelasua triturao, da qual resulta um p fino. Esta fabricao produz um material altamente alcalinoque reage com a gua, endurecendo. Quando adicionado a agregados finos e grosseiros, emisturado com gua, o cimento combina-se com os agregados para formar beto. O seu processo

de endurecimento (reaco de hidratao) complexo e continua durante muitos meses ou anos,dependendo da quantidade de gua na mistura. Pode haver excesso de gua por razes de


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trabalhabilidade, desenvolvendo-se uma rede de poros durante a secagem. Um eventual excessode hidrxido de clcio, e de outros hidrxidos alcalinos, fica retido nos poros, pelo que neles sedesenvolve uma soluo de pH 12,0 a 14,0 (o pH 7,0 neutro; valores abaixo indicam acidez, ealcalinidade acima). So esta rede de porosidade e as solues que ela contm que se tornamcrticas para a durabilidade do beto.

REACTIVIDADE ALCALI SLICA (ASR)

A ASR ocorre se forem usados agregados inadequados na mistura. Alguns minerais siliciosos, entreos quais se que incluem o quartzo e as opalas, reagem com a gua, em ambiente altamentealcalino, para formarem gel de slica, um material que usado para se absorver humidade. Como ogel de slica expande quando absorve humidade, este material pode causar a fractura do beto,aparecendo depsitos brancos de slica com a aparncia de escorrimentos. Em muitos casos a ASR superficial e inofensiva, mas feia e difcil de tratar. O remdio mais eficiente para ela, asecagem da estrutura.

Muitos, seno a maioria, dos tipos de beto incorporam alguns materiais que so susceptveis deproduzirem ASR. No entanto muito poucas estruturas mostram sinais significativos de danos porASR, j que os agregados reactivos que causam este problema so consumidos no processo. Asreas do Reino Unido em que surge a ASR so bem conhecidas e as pedreiras responsveis estobem identificadas.

CORROSO DA ARMADURA DE AO

Apesar de a alcalinidade dentro da estrutura porosa do beto poder levar ASR, o seu elevado pHtambm proporciona uma camada de cobertura, constituda por xidos e por hidrxidos, sobre a

superfcie da armadura de ao. Sem esta camada, que conhecida por filme passivo, o ao ficariaexposto ao ar e humidade dos poros, sofrendo uma rpida corroso. Esta a principal razoqumica pela qual o beto armado um material de construo durvel. Essa camada durvel eauto reparadora, e pode durar durante sculos se a sua alcalinidade for mantida. No entanto, aprpria camada passiva pode ser atacada pelos cloretos do sal, e a alcalinidade do beto pode ficarreduzida por reaco com o dixido carbnico atmosfrico, por meio de um processo conhecidocomo carbonatao.

DEGRADAO POR CARBONATAO

O dixido carbnico, que est presente no ar em propores ao redor dos 0,3% em volume,

dissolve-se em gua para formar uma soluo cida fraca. Ao contrrio de outros cidos que podematacar quimicamente e descamar a superfcie do beto, este cido forma-se dentro dos poros doprprio beto, onde o dixido carbnico se dissolve em qualquer humidade que esteja presente. Vaiento reagir com o hidrxido de clcio alcalino, formando-se carbonato de clcio insolvel. O valordo pH cai de mais que 12,5 para cerca de 8,5. O processo de carbonatao move-se como umafrente atravs do beto, com queda do pH ao longo dessa frente. Quando atinge a armadura deao, a camada passiva decai logo que o valor do pH desce abaixo dos 10,5. O ao fica assimexposto humidade e ao oxignio, e susceptvel corroso.

O beto no interior do edifcio carbonata frequentemente na sua totalidade sem quaisquer sinais dedegradao, j que o beto seca completamente, deixando o ao exposto ao ar mas no

humidade. Estes problemas so mais visveis exteriormente, onde o beto est exposto aoselementos e em certas situaes interiores, tais como em cozinhas e casas de banho, onde o beto


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Caso se suspeite de corroso no ao do beto, deve ser

efectuada uma observao para se determinarem as causas, osmecanismos e a extenso da corroso. Uma observaoinadequada pode conduzir a custos mais elevados e areparaes inteis. Existem alguns ensaios que so especficospara a determinao da corroso do ao no beto, relacionadoscom a natureza electroqumica do processo de corroso. So asmedies de potencial em meia clula, as medies deresistividade e a medio da taxa de corroso. No est nos

objectivos deste artigo uma exposio mais avanada destas tcnicas, mas fornecida umabibliografia de referncia.

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est sujeito condensao ou a roturas de canalizaes. As fachadas exteriores soparticularmente vulnerveis, especialmente onde os painis de revestimento tenham peas deligao em ao mal posicionadas, perto da superfcie. A carbonatao no precisa de penetrarmuito fundo e a qualidade do beto pode ser mais fraca.

DEGRADAO PELOS CLORETOS

O sal provoca corroso por um mecanismo diferente. Quando est dissolvido em gua, o cloreto desdio forma uma soluo verstil e altamente corrosiva de ies de sdio (Na+) e de cloro (Cl-). O sal usado para descongelar as estradas e a sua presena na gua do mar um problema maior paraas estruturas de beto armado. Os muito mveis ies de cloreto dispersam-se, em dissoluo,atravs dos poros do beto, e quando entram em contacto com a armadura de ao atacam acamada passiva. O ao oxida na presena do ar e da gua para formar ferrugem, cujo volume cerca de 10 vezes superior do ao consumido. Como o beto tem uma fraca resistncia traco,ele vai fracturar logo que tenha sido consumido to pouco como 1/10 de milmetro de ao. Formam-

se fissuras horizontais, fazendo as arestas estalarem e as superfcies delaminarem conforme obeto do recobrimento se vai destacando e caindo em lascas. Estas consequncias podem servistas na face inferior das pontes rodovirias e de muitos edifcios e estruturas situados perto domar.

O MECANISMO DA CORROSO

A corroso da armadura de ao ocorre por um processo electroqumico que envolve trocas deelectres semelhantes s que ocorrem numa bateria. A parte mais importante deste mecanismo aseparao de reas de metal negativamente carregadas, ou nodos, onde a corroso ocorre, e acarga de reas positivamente carregadas, ou ctodos, onde ocorre uma carga inofensiva que

equilibra a reaco (Figura 1). No nodo, o ao dissolve-se e reage para formar o produto slido dacorroso, a ferrugem. A ferrugem formada no interface metal / xido, forando outra ferrugempreviamente formada a afastar-se do ao, comprimindo o beto, fazendo-o fracturar.

TCNICAS DE REPARAO

Figura 1: Reaces andicas e catdicas


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PROTECO CATDICA (CP)

Figura 2: Esquema da ProtecoElectroqumica

Figura 3: Forma de deteno da corroso pelacorrente catdica imposta

Neste processo, os nodos, fonte de alimentao e sistema decontrolo so permanentes, podendo ser usada uma gama denodos diferentes (Figuras 3 e 4). A reaco andicaagressiva fica isolada num nodo resistente corroso,enquanto que a inofensiva reaco catdica ocorre em toda asuperfcie da armadura de ao. Este processo cria ieshidrxido adicionais, reconstitui a camada passiva alcalina erepele os ies cloreto.

A CP tem sido usada em centenas de estruturas de betoarmado em todo o mundo e tem potencial para a conservao

de alvenarias histricas de tijolo e de pedra, de terracota e deestaturia em que tenham sido usados reforos ou umaestrutura de ferro e de ao.

Figura 4a: nodo em malha expandida detitnio Figura 4b: Sistema de nodo encaixado

Figura 4c: Sistema de nodo por sondaembebida

Figura 4d: Sistema de nodo porevestimento condutor

Figura 4: Proteco catdica da armadura de ao. As sondas esto ligadas superfcie

do ao e mantida uma voltagem muito baixa..

MIGRAO ELECTRO-QUMCA DOS CLORETOS (DESSALINIZAO)

Este procedimento usa um nodo temporrio, uma fonte de alimentao e um sistema demonitorizao, para aplicar uma corrente de 50 volts directamente no ao. A carga positiva repeleos ies cloreto negativamente carregados e reconstitui a camada passiva, durante um perodo entreas quatro a seis semanas. Apesar de menos comprovada que a CP, esta tcnica foi usada em

tratamentos com sucesso em mais de 50 estruturas no Reino Unido, na Europa continental e naAmrica do Norte.


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RE-ALCALINISAO

Este sistema o equivalente dessalinizao, para as estruturas carbonatadas. Est baseado noprincpio de que os ies hidrxido produzidos no ctodo re-alcalinizam o beto, a partir da armaduraem direco ao exterior. Utiliza-se um nodo seco, superfcie, que contm carbonato de clcio, oqual se desloca sob uma presso electro-osmtica e re-alcaliniza o beto, desde a superfcie para oseu interior.

Existem mais de cem projectos de re-alcalinizao concludos no Reino Unido e no continente. Umdos mais recentes foi a renovao da Hoover Factory junto M40, em Perivale, NW Londres.

Estes tratamentos especializados requerem acompanhamento por especialistas, para se verificar sea estrutura adequada e qual o melhor sistema que lhe pode ser aplicado. Tem que haver

continuidade no ao, separao entre o ao e os nodos, e uma razovel qualidade no beto, antesque estas tcnicas possam ser consideradas como econmicas e tecnicamente seguras para umadada estrutura.

TCNICAS DE REPARAO POR INIBIO DA CORROSO

Um desenvolvimento recente o embebimento do beto com inibidores qumicos da corroso, osquais so largamente usados nas indstrias da produo de electricidade, qumica e manufacturas.Recentemente, foram feitas tentativas para se introduzirem estes qumicos no beto endurecido. Se

tiverem sucesso, podem ser bons mtodos, relativamente simples, para se aumentar a gama devida, reduzir a manuteno e proporcionar uma interveno mnima no abrandamento ou mesmona deteno da corroso.

RESUMO

A corroso do ao no beto pode ser um problema significativo para muitas estruturas de betoarmado, se houver presena de humidade. Mesmo que no existam sais que provoquem corroso acurto prazo, a carbonatao pode afectar as estruturas durante sculos. Se no for possvel

conservar-se a estrutura seca, existe uma gama de tcnicas que podem ser usadas conforme aestrutura, a sua condio e a causa e extenso do problema.

As tcnicas electro-qumicas podem reduzir a quantidade e a extenso das reparaes porremendos e deixar a aparncia inalterada, com sondas embebidas no beto ou com umrevestimento superficial, conforme os requisitos ou as condies. A impregnao qumica cominibidores de corroso tambm est sob investigao como uma opo futura.

A reaco alcali slica o ataque qumico pelos agregados na presena da alcalinidade do beto eda humidade. Se o beto for mantido seco, a ASR ser minimizada. A maioria dos danos por ASR mais inesttica do que estruturalmente perigosa.


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BILIOGRAFIA

Stanley, Christopher C. Highlights in the History of Concrete. British Cement Association,Crowthorne, Berks. 1986.Cathodic Protection of Reinforced Concrete Status Report.Report No. SCPRC/001.95 Society for

the Cathodic Protection of Reinforced Concrete, London, 6 February 1995.Relatrios Tcnicos da Concrete Society:No 26Repair of Concrete Damaged by Reinforcement Corrosion, October 1994No 36Cathodic Protection of Reinforced Concrete, 1989Broomfield, J.P.Assessing Corrosion Damage on Reinforced Concrete Structures Corrosion andProtection of Steel in Concrete, Editado por Narayan Swamy, Sheffield Academic Press 1994.

(*) AUTOR

Dr John Broomfield,

como consultor independente, o Dr. Broomfield especializou-se na corroso do ao no beto.Trabalhou com o Strategic Highway Research Programme (SHRP) em Washington DC (1987 -1990) e com a Taywood Engineering Limited, com as quais projectou alguns dos sistemas deproteco catdica instalados em estruturas de beto no Reino Unido e no Extremo Oriente. Estem actividade nalguns organismos de normalizao sobre corroso na Europa e nos EstadosUnidos, tendo publicado mais de 20 obras sobre este assunto.

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