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LÉO SÉRGIO NASCIMENTO SILVA

AVALIAÇÃO DE CONCRETOS ESTRUTURAIS PRODUZIDOS SEGUNDO AS

PRESCRIÇÕES DA NBR 6118, QUANDO SUBMETIDOS A ENSAIO DE PENETRAÇÃO

DE CLORETOS

Monografia submetida à Coordenação do Curso de Engenharia Civil da Universidade Federal do Ceará, como requisito parcial para obtenção do grau de Engenheiro Civil.

Orientador(a): Prof. Dr. Antônio Eduardo Bezerra Cabral

FORTALEZA

2010

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LÉO SÉRGIO NASCIMENTO SILVA

AVALIAÇÃO DE CONCRETOS ESTRUTURAIS PRODUZIDOS SEGUNDO AS

PRESCRIÇÕES DA NBR 6118, QUANDO SUBMETIDOS A ENSAIO DE PENETRAÇÃO

DE CLORETOS

Monografia submetida à Coordenação do Curso de Engenharia Civil, da Universidade Federal

do Ceará, como requisito parcial para a obtenção do grau de Engenheiro Civil

Aprovada em 03/12/2010

BANCA EXAMINADORA

_________________________________________________________ Prof. D.Sc. Antônio Eduardo Bezerra Cabral (Orientador)

Universidade Federal do Ceará – UFC

_________________________________________________________ Prof. M.Sc. Aldo de Almeida Oliveira Universidade Federal do Ceará – UFC

_________________________________________________________ Prof. D.Sc. Teresa Denyse Pereira de Araújo

Universidade Federal do Ceará – UFC

iv

Dedico este trabalho à minha família,

José Ademir, Lucilene, Laio e Vitória.

v

AGRADECIMENTOS

A Deus, por estar sempre presente na minha vida e por me dar força para

continuar minha jornada em busca da realização de meus almejos.

Aos meus pais, José Ademir e Lucilene, pelas lições de humildade e coragem

ensinadas, pelo exemplo de vida dado, por sempre me apoiarem em minhas decisões, pelo

bem estar que me proporcionam e por todo o amor concedido.

Ao professor Antônio Eduardo Bezerra Cabral, pela orientação e dedicação na

realização deste trabalho e, em especial, pelas sugestões e alternativas encontradas para o

aprimoramento e finalização do mesmo.

Aos professores Aldo de Almeida Oliveira e Teresa Denyse por aceitarem compor

a banca examinadora desta monografia.

A todos os professores do Centro de Tecnologia da Universidade Federal do

Ceará que contribuíram para minha formação como engenheiro civil.

Ao Técnico em Edificações e graduando em Engenharia Civil, Geovanne Viana,

pela ajuda no procedimento experimental desta pesquisa.

À bolsista Monyke Medeiros, cuja ajuda na execução do procedimento

experimental foi fundamental para a realização deste trabalho.

Aos meus irmãos, Laio Maykon e Ana Vitória, pelo respeito, admiração e

verdadeira amizade.

A todos os meus amigos da graduação, em especial, Luis Fernando Néris,

Edvaldo, Luis Antônio, Pedro Ygor, Yuri Aragão, Graciano e Jhonatas, por estarem presentes

nos momentos de angústia e descontração durante os anos da graduação.

À Suelen, pela paciência, compreensão, companheirismo e amor.

E a todos aqueles que, direta ou indiretamente, contribuíram na elaboração desta

monografia.

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SUMÁRIO

LISTA DE FIGURAS..........................................................................................................VIII

LISTA DE TABELAS............................................................................................................X

1. INTRODUÇÃO ................................................................................................................. 1

1.1 Formulação do Tema e Justificativa ........................................................................ 1

1.2 Objetivos ..................................................................................................................... 3

1.2.1 Objetivo geral ....................................................................................................... 3

1.2.2 Objetivos específicos ............................................................................................ 3

2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ......................................................................................... 4

2.1 Vida Útil e Durabilidade do Concreto ..................................................................... 4

2.1.1 Relação água/cimento ........................................................................................... 6

2.1.2 Cobrimento ........................................................................................................... 7

2.1.3 Tipo de cimento .................................................................................................... 7

2.1.4 Consumo de cimento ............................................................................................ 9

2.2 Corrosão de Armaduras ............................................................................................ 9

2.2.1 Passivação da Armadura no Concreto ................................................................ 10

2.2.2 Formas e Mecanismo da Corrosão da Armadura ............................................... 12

2.2.3 Carbonatação ...................................................................................................... 15

2.3 Corrosão pelos Íons Cloreto .................................................................................... 18

2.3.1 Cloretos no Concreto .......................................................................................... 18

2.3.2 Formação e Transporte do Aerosol Marinho ...................................................... 20

2.3.3 Ação dos Cloretos (Cl-) ...................................................................................... 21

2.3.4 Valor limite de cloretos para despassivar ........................................................... 23

3. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL ........................................................................ 27

3.1 Caracterização dos Materiais ................................................................................. 27

3.1.1 Cimento .............................................................................................................. 27

3.1.2 Agregados miúdo e graúdo ................................................................................. 28

3.1.3 Água de amassamento ........................................................................................ 30

3.1.4 Adesivo Epóxi .................................................................................................... 31

3.2 Corpos-de-prova ...................................................................................................... 31

3.3 Ensaio de Penetração de Cloretos .......................................................................... 34

3.4 Procedimento da Amostragem................................................................................ 36

vii

3.5 Determinação da Concentração de Cloretos ......................................................... 38

4. APRESENTAÇÃO E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS ......................................... 43

4.1 Concreto Classe C25 ................................................................................................ 43



4.4 Comparação entre os concretos .............................................................................. 48

5. CONCLUSÕES ............................................................................................................... 52

5.1 Considerações finais ................................................................................................ 52

5.2 Sugestões para trabalhos futuros ........................................................................... 53

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS..................................................................................54

viii

LISTA DE FIGURAS

Figura 2.1: Modelo de vida útil (TUUTTI, 1980) ...................................................................... 5

Figura 2.2: Diagrama de Pourbaix simplificado para o sistema ferro-água a 25°C ................. 10

Figura 2.3: Tipos de corrosão que acometem o aço imerso em concreto (SOUZA & RIPPER,

1998) ......................................................................................................................................... 12

Figura 2.4: Pilha eletroquímica de corrosão no concreto armado (ANDRADE, 1992) ........... 14

Figura 2.5: Processo de carbonatação (BAKKER, 1988, citado por CASCUDO, 1997) ........ 16

Figura 2.6: Grau de carbonatação em função da umidade relativa do ambiente

(ROSENBERG, 1989, citado por CASCUDO, 1997).............................................................. 17

Figura 2.7: Esquema de corrosão por pite induzida por cloretos (CASCUDO, 1991, citado por

FORTES, 1995) ........................................................................................................................ 22

Figura 2.8: Esquema de variação do conteúdo crítico de cloretos em função da qualidade do

concreto e da umidade relativa do ambiente (CEB, 1992 citado por Cabral, 2000) ................ 26

Figura 3.1: Curva granulométrica do agregado miúdo ............................................................. 29

Figura 3.2: Curva granulométrica do agregado graúdo ............................................................ 30

Figura 3.3: Forma dos corpos-de-prova ................................................................................... 31

Figura 3.4: a) Corpos-de-prova para ensaio de penetração de cloretos; b) Perspectiva com

dimensões do corpo-de-prova ................................................................................................... 33

Figura 3.5: Adesivo estrutural à base de resina epóxi bi-componente ..................................... 33

Figura 3.6: Semi-ciclo de umedecimento dos corpos-de-prova em solução salina com 3,5% de

NaCl. ......................................................................................................................................... 34

Figura 3.7: Secagem dos corpos-de-prova em estufa a 50 °C .................................................. 35

Figura 3.8: Esquema das etapas do ensaio acelerado de penetração de cloretos. (Fonte:

Elaborado pelo autor) ............................................................................................................... 36

Figura 3.9: Equipamento utilizado para extração das amostras em forma de pó: a) Furadeira

de coluna com broca de 18mm; b) Extração de amostra em forma de pó. ............................... 37

Figura 3.10: Amostras coletadas após um dos ciclos de umedecimento e secagem ................ 38

Figura 3.11: Pesagem de amostra extraída de um corpo-de-prova........................................... 41

Figura 3.12: Agitação após adição de água quente .................................................................. 41

Figura 3.13: Filtração da amostra para extração de cloretos solúveis ...................................... 41

Figura 3.14: Acidificação com ácido nítrico ............................................................................ 42

Figura 3.15: Preparação da solução para determinação do SLOPE ......................................... 42

ix

Figura 3.16: Leitura dos potenciais desenvolvidos (Ei) após cada adição de 1 cm3 da solução

padrão 100 ppm de Cl- ............................................................................................................. 42

Figura 4.1: Perfil de penetração de cloretos livres para o concreto C25 .................................. 43



Figura 4.4: Porcentagem de cloretos, em relação à massa de cimento, na profundidade de 1,0

cm dos corpos-de-prova............................................................................................................ 49

Figura 4.5: Relação entre a concentração de cloretos e o número do ciclo de umedecimento e

secagem para o concreto C25, na profundidade de 3,0 cm ...................................................... 50

x

LISTA DE TABELAS

Tabela 2.1: Correspondência entre classe de agressividade ambiental e cobrimento nominal.

Fonte: NBR 6118 (ABNT, 2003) ............................................................................................... 7

Tabela 2.2 – Valores críticos de cloretos sugeridos por diversos autores (ALONSO et al.,

1997; GLASS & BUENFELD, 1997; citados por CABRAL, 2000). ...................................... 24

Tabela 2.3: Conteúdo de cloretos limite proposto por diversas normas (% em relação à massa

de cimento) (FELIU & ANDRADE, 1988, citados por CASCUDO, 1997) ............................ 25

Tabela 3.1: Composição do cimento CP II Z-32 RS ................................................................ 27

Tabela 3.2: Características físicas e mecânicas ........................................................................ 27

Tabela 3.3: Características químicas ........................................................................................ 28

Tabela 3.4: Análise granulométrica do agregado miúdo .......................................................... 28

Tabela 3.5: Propriedades físicas do agregado miúdo ............................................................... 29

Tabela 3.6: Distribuição granulométrica do agregado graúdo ................................................. 29

Tabela 3.7: Propriedades físicas do agregado graúdo .............................................................. 30

Tabela 3.8: Parâmetros de dosagem dos concretos utilizados no ensaio.................................. 32

Tabela 3.9: Resultados do ensaio de compressão axial ............................................................ 32

Tabela 3.10: Relação entre classe de agressividade do ambiente, qualidade do concreto e

cobrimento nominal, para concreto armado. Fonte: NBR 6118 (2003) ................................... 38

Tabela 4.1: Concentração de cloretos, em relação à massa de cimento, ao longo da

profundidade do cobrimento, por ciclo, para o concreto C25 .................................................. 43





Tabela 4.4: Concentração de cloretos, em relação à massa de cimento, na profundidade de 1,0


Tabela 4.5: concentração de cloretos, em relação à massa de cimento, na profundidade de 3,0


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RESUMO

A corrosão induzida por cloretos trata-se de um dos principais mecanismos de deterioração que afeta as estruturas de concreto armado. O bom desempenho do concreto armado frente à atuação dos diversos agentes agressivos existentes depende de sua porosidade e permeabilidade. Mehta (2008), citado por Souza e Ripper (1998), afirma que os maiores esforços para a obtenção de um concreto durável devem ser dirigidos para a produção de um concreto com baixos índices de porosidade e permeabilidade. A última versão da NBR 6118 adota vários critérios de durabilidade a serem seguidos na execução de estruturas de concreto armado. Este trabalho busca avaliar o desempenho de concretos estruturais, com diferentes relações a/c, produzidos segundo as recomendações da NBR 6118 (2003), frente à penetração acelerada de cloretos. Esta penetração é proporcionada pelo contato dos corpos-de-prova com solução salina. Após o período de penetração de cloretos são retiradas amostras dos corpos-de-prova para a determinação da frente de cloretos. Verifica-se que os concretos produzidos com menor relação a/c e com maior consumo de cimento apresentam maior resistência ao ingresso do agente agressivo. A realização do experimento de penetração acelerada de cloretos possibilita a análise do comportamento da penetração destes agentes agressivos no concreto de cobrimento da armadura. Os resultados apontam que há redução da penetração de cloretos da ordem de 27% no concreto de 30 MPa em relação ao de 25 MPa, 34% no concreto de 40 MPa em relação ao de 25 MPa e de 15% no concreto de 40 MPa em relação ao de 30 MPa. Mesmo caracterizando-se como um ensaio que não retrata de maneira fiel as condições ambientais do meio no qual a estrutura de concreto está inserida, o ensaio de penetração acelerada de cloretos fornece resultados que possibilitam avaliar qualitativamente o concreto produzido e que podem, futuramente, ser comparados a resultados obtidos com a realização de ensaios naturais de penetração de cloretos.

Palavras-chaves: cloretos, durabilidade do concreto, corrosão de armaduras.

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1. INTRODUÇÃO

1.1 Formulação do Tema e Justificativa

O concreto armado é um dos mais importantes materiais estruturais usados na

construção civil. No entanto, como em toda estrutura que faz uso de componentes metálicos, é

atingindo pela corrosão, a qual, segundo Gentil (1982), pode ser entendida como a

deterioração de um material, por ação química ou eletroquímica do meio ambiente, aliada ou

não a esforços mecânicos.

As estruturas de concreto armado, quando acometidas pelo fenômeno da corrosão

das armaduras, têm sua vida útil diminuída, já que este se trata de um mecanismo de

deterioração que afeta de maneira relevante a durabilidade, ocasionando conseqüências

negativas para a estabilidade, funcionalidade e estética das construções. Os efeitos danosos

causados pela corrosão das armaduras do concreto iniciam-se com a expansão das barras de

aço, acarretando, dessa maneira, fissuração e destacamento do cobrimento, com conseqüente

perda de aderência e redução da seção da armadura (PONTES, 2006).

O concreto proporciona proteção e passivação à armadura nele contida, onde o

cobrimento atua como uma barreira física ao ingresso de agentes externos. Também confere

uma proteção química pelo pH elevado da solução aquosa presente na sua massa porosa

(FORTES, 1995). Esse tipo de proteção se dá enquanto o concreto preservar sua boa

qualidade, não fissurar e não tiver suas características físico-químicas ou mecânicas alteradas

devido à ação de agentes agressivos externos (CABRAL, 2000).

Para que haja o início da corrosão, portanto, é determinante a despassivação da

armadura, o que ocorre frente à pelo menos uma das condições básicas seguintes: presença de

quantidade suficiente de cloretos ou diminuição da alcalinidade do concreto, a qual é causada

principalmente pelas reações de carbonatação do concreto (ISAIA, 2005). A ocorrência desses

fenômenos é freqüente em ambientes com concentração elevada de poluentes industriais ou

alta incidência de névoa salina, no cobrimento da armadura (FORTES, 1995). Segundo Mehta

e Monteiro (2008), uma vez destruída a passividade das armaduras, é a resistividade elétrica e

a disponibilidade de oxigênio que controlam a taxa de corrosão.

Devido ao elevado número de estruturas afetadas, a corrosão das armaduras, em

vista dos infortúnios que causa, tem sido um grande problema enfrentado pela construção

2

civil. Muitos são os casos de relatos de reparo ou perda parcial de utilização de uma estrutura,

aumentando, muito e prematuramente, o custo de manutenção de uma obra (PONTES, 2006).

Mehta e Monteiro (2008) descrevem que, entre 1962 e 1964, foram investigadas

716 estruturas de concreto com 20 a 50 anos de idade, ao longo da costa da Noruega,

constatando-se que 20% das vigas dos tabuleiros apresentavam, prematuramente, problemas

de corrosão de armadura.

Segundo pesquisa realizada por Dal Molin (1988), citado por Cabral (2000), em

levantamento de manifestações patológicas no período compreendido entre 1977 e 1986, em

275 edificações correntes, dentre as quais se enquadraram casas, edifícios, prédios escolares e

pavilhões industriais, desconsiderando-se obras de grande porte como pontes e barragens,

verificou-se que a corrosão de armaduras foi responsável por 11,89% das fissuras presentes

nas edificações estudadas. Entretanto a corrosão de armaduras correspondeu a 40% das

manifestações patológicas, quando analisada segundo a gravidade e implicações na segurança

estrutural.

“As estruturas de concreto devem ser projetadas e construídas de modo que, sob

as condições ambientais previstas na época do projeto e quando utilizadas conforme

preconizado em projeto conservem sua segurança, estabilidade e aptidão em serviço durante o

período correspondente à sua vida útil” (ABNT, 2003). Isto significa que um concreto deverá

ser compacto, com fissuração controlada, sendo a espessura física e a composição da camada

de cobrimento das armaduras dimensionadas em função do estado de tensão da peça e da

agressividade do meio (SOUZA & RIPPER, 1998). De igual modo, são muito importantes os

aspectos da produção do concreto, a saber: mistura, transporte, lançamento, adensamento e

cura, os quais completam os requisitos para uma estrutura durável quanto à corrosão.

Diante da importância de reduzir custos futuros, é imprescindível promover a

produção de um concreto armado de qualidade, objetivando-se aumentar a vida útil da

estrutura e, conseqüentemente, evitar gastos vultosos com sua recuperação (FORTES, 1995).

Para tal, existe a necessidade de caracterização do nível de agressividade da região onde as

construções serão implantadas. O Brasil possui uma extensa costa marítima, com grandes

cidades portuárias, podendo-se presumir que a corrosão de armadura esteja ligada ao ataque

de íons cloreto. O estudo da durabilidade do concreto armado deve contribuir para a escolha

do melhor material a ser empregado, assim como uma execução mais apropriada, em função

3

do tipo e grau de agressividade, para presumir, com mais domínio o tempo de vida útil da

estrutura (PONTES, 2006).

Diante do exposto e visando contribuir para o avanço do conhecimento sobre

durabilidade de estruturas de concreto armado o presente estudo propõe-se a realizar uma

avaliação do perfil de penetração de cloretos em função da profundidade, em corpos-de-prova

de concreto, submetidos a ensaio de penetração desses agentes agressivos através de ciclos de

umedecimento com solução salina e secagem em estufa.

1.2 Objetivos

1.2.1 Objetivo geral

Como objetivo geral o estudo se propõe a estudar a durabilidade de concretos

estruturais frente à ação de íons cloreto.

1.2.2 Objetivos específicos

Como objetivos específicos a pesquisa apresenta:

• Avaliar o teor de cloretos nas profundidades de 1,0; 2,0; 2,5 e 3,0 cm para o

concreto de classe C25;

• Avaliar o teor de cloretos nas profundidades de 1,0; 2,0; 3,0; 3,5 e 4,0 cm para

o concreto de classe C30;

• Avaliar o teor de cloretos nas profundidades de 1,0; 2,0; 3,0; 4,0; 4,5 e 5,0 cm

para o concreto de classe C40.

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2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

2.1 Vida Útil e Durabilidade do Concreto

De acordo com Souza e Ripper (1998), “conhecidas, ou estimadas, as

características de deterioração do material concreto e dos sistemas estruturais, entende-se

como durabilidade o parâmetro que relaciona a aplicação destas características a uma

determinada construção, individualizando-a pela avaliação da resposta que dará aos efeitos da

agressividade ambiental, e definindo, então, a vida útil da mesma”.

A NBR 6118 (ABNT, 2003) define durabilidade como a capacidade da estrutura

de resistir às influencias previstas e definidas em conjunto pelo autor do projeto estrutural e o

contratante, no início dos trabalhos de elaboração do projeto.

Pode-se definir vida útil de uma estrutura de concreto como sendo o período de

tempo no qual a mesma é capaz de desempenhar as funções para as quais foi projetada, isto é,

conserve sua segurança e sua estabilidade, além de apresentar aptidão em serviço e aparência

aceitável, sem exigir medidas extras de manutenção e reparo (HELENE, 1993).

De acordo com Neville (1997), é essencial que as estruturas de concreto

desempenhem as funções que lhe foram atribuídas, que mantenham a resistência e a utilidade

que delas se espera, durante um período de vida previsto ou, pelo menos, razoável. Dessa

forma, o concreto deve suportar o processo de deterioração ao qual venha ser submetido.

Nessas condições, o concreto é considerado durável.

Para que se obtenha uma boa qualidade do concreto deve-se assegurar uma

adequada execução dos procedimentos de mistura, transporte, lançamento, adensamento,

desmoldagem e cura. Embora se admita que um concreto de resistência mais alta seja

potencialmente mais durável do que um concreto de resistência mais baixa, desde que ambos

sejam produzidos com os mesmos materiais e sob certas circunstâncias, a resistência à

compressão não é, por si só, uma medida suficiente de durabilidade. A durabilidade de uma

estrutura de concreto está fortemente relacionada à qualidade de suas camadas superficiais.

Nessas camadas, a moldagem, o adensamento, a desmoldagem e a cura têm efeito muito

importante nas propriedades de difusividade, permeabilidade e absorção capilar de água e

gases. No entanto, ressalta-se que é sempre conveniente fazer referência à resistência à

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compressão do concreto por esta constituir a propriedade mais consagrada nos projetos

estruturais e ser de fácil controle (HELENE, 1993).

Segundo Helene (1993), a durabilidade das estruturas de concreto requer

cooperação e esforços coordenados de pelo menos seis responsáveis:

• O proprietário, definindo suas expectativas imediatas e de longo prazo de uso

da estrutura;

• O arquiteto, definindo detalhes e especificando materiais;

• O projetista de estruturas, definindo geometrias, detalhes e especificando

materiais e manutenção preventiva;

• O responsável pela tecnologia do concreto, definindo características dos

materiais, traços, metodologia de execução;

• O construtor, definindo metodologias complementares da construção e

respeitando o projeto e as especificações definidas;

• O proprietário / usuário, obedecendo às condições de uso, de operação e de

manutenção preventiva especificadas.

Um modelo simplificado foi proposto por Tuutti (1980) no qual a vida útil de uma

estrutura de concreto armado, sob o ponto de vista da corrosão de armaduras, é dividida em

duas fases bem distintas: o período de iniciação da corrosão e o período de propagação, como

pode ser observado na Figura 2.1.

Figura 2.1: Modelo de vida útil (TUUTTI, 1980)

6

Neste modelo, o período de iniciação é definido como o tempo em que os agentes

agressivos levam para atravessar o cobrimento, atingir a armadura e provocar a sua

despassivação. O período de propagação é definido como o tempo em que a deterioração

evolui até chegar a uma condição inaceitável.

Durante a fase de iniciação, os danos apresentados pela estrutura são geralmente

imperceptíveis. Na segunda fase, ocorre a formação de óxidos devido à corrosão das

armaduras e a conseqüente redução da seção das armaduras e, em função do grau de corrosão,

pode ocorrer o aparecimento de fissuras, o que acelera ainda mais o processo de deterioração.

Helene (1993), baseando-se no modelo proposto por Tuutti (1980), propôs a

conceituação e definição objetiva de vida útil de acordo com três situações: vida útil de

projeto, que corresponde ao tempo que vai até a despassivação da armadura; vida útil de

serviço ou de utilização, que corresponde ao tempo que vai até o momento em que aparecem

as manchas na superfície, ou ocorre fissuração ou lascamento do concreto; e ainda a vida útil

total, que corresponde ao período de tempo que vai até a ruptura e colapso parcial ou total da

estrutura.

2.1.1 Relação água/cimento

Em se tratando de durabilidade das estruturas de concreto, e para além das

questões ligadas à resistência mecânica propriamente dita, a palavra chave relacionada ao

material concreto é água. Logo, é a quantidade de água no concreto e a sua relação com a

quantidade de aglomerante o elemento básico que rege características como densidade,

compacidade, porosidade, permeabilidade, capilaridade e fissuração, além de sua resistência

mecânica, que em resumo, são os indicadores de qualidade do material, passo primeiro para a

classificação de uma estrutura como durável ou não (SOUZA e RIPPER, 1998).

Segundo Cascudo (1997), a relação água/cimento é um dos parâmetros mais

importantes em todo o contexto da corrosão, pelo fato de que ela determina a qualidade do

concreto, o qual oferece maior proteção contra a corrosão de armaduras à medida que ele for

de mais alta qualidade.

Uma baixa relação água/cimento retarda a difusão de cloretos, dióxido de carbono

e oxigênio, além de dificultar a entrada de umidade e agentes agressivos para o interior do

concreto. A redução da relação a/c caracteriza-se como uma medida que visa aumentar a

7

proteção e a durabilidade da estrutura, visto que essa decisão acarreta uma redução no volume

de poros e na permeabilidade, fatores intimamente ligados ao processo de corrosão.

2.1.2 Cobrimento

O concreto de cobrimento sobre a armadura oferece proteção física. Além de agir

como uma barreira contra a atuação de agentes agressivos, oxigênio e umidade, o cobrimento

garante o meio alcalino, proporcionando proteção química à armadura. O cobrimento

caracteriza-se como um elemento de grande importância, uma vez que especificações de

projeto inadequadas, frente à agressividade ambiental, assim como desuniformidades de sua

espessura ao longo de peças estruturais, podem facilitar o início ou acelerar processos de

corrosão já existentes (CASCUDO, 1997).

Andrade (1992) afirma que o concreto deve ser bem compactado, assegurando um

bom cobrimento e uma homogênea distribuição dos agregados. Uma cura contínua e

demorada são fatores relevantes, com grande importância para uma satisfatória capacidade

final do concreto resultante. Cura deficiente resulta em um concreto mais poroso e mais

vulnerável aos agentes agressivos.

A NBR 6118 (ABNT, 2003) estipula a espessura do cobrimento da armadura em

função do ambiente e da qualidade do concreto (relação a/c). A Tabela 2.1 apresenta os

valores propostos pela referida norma para cobrimento de estruturas de concreto armado.

Tabela 2.1: Correspondência entre classe de agressividade ambiental e cobrimento nominal. Fonte: NBR 6118 (ABNT, 2003)

Tipo de estrutura Elemento

Classe de agressividade ambiental

I II III IV

Cobrimento nominal (mm)

Concreto armado

Laje 20 25 35 45

Viga / Pilar 25 30 40 50

2.1.3 Tipo de cimento

Segundo Souza e Ripper (1998), a análise da durabilidade como função da

resistência mecânica, da estabilidade dimensional e da resistência química do concreto,

implica perfeito conhecimento destas suas características, as quais são diretamente

dependentes das características de seu principal componente, o cimento. A estabilidade

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dimensional do concreto, ou seja, os fenômenos de expansão, retração e fissuração, e a

resistência química do concreto, isto é, sua capacidade de resistir aos diversos agentes

químicos, como água do mar, salinidade do ar e poluição atmosférica, estão intimamente

ligados às características físicas e químicas do cimento, tais como finura, expansibilidade,

composição potencial, presença de cal livre, de óxido de magnésio, dentre outros, e não à sua

resistência mecânica.

Muitos cimentos foram desenvolvidos para proporcionar boa durabilidade ao

concreto sob várias condições. No entanto, não foi possível encontrar na composição do

cimento uma resposta completa ao problema da durabilidade do concreto: as principais

propriedades do concreto endurecido também são influenciadas por outros fatores além da

composição do cimento (NEVILLE, 1997).

Souza e Ripper (1998) afirmam que a escolha do tipo de cimento mais adequado a

uma determinada obra ou serviço a executar requer o bom conhecimento das características

dos diversos tipos disponíveis no mercado, uma vez que, o cimento a ser utilizado deve ser

resistente ao agente agressor ao qual a estrutura de concreto estará exposta, de forma a

diminuir os riscos de que a mesma venha a se deteriorar precocemente.

Por exemplo, em se tratando de ambientes onde o principal agente agressor sejam

os sulfatos, casos em que o componente do cimento mais vulnerável a ataque é o aluminato

tricálcico (C3A), deve-se empregar cimentos que apresentem baixo teor deste componente,

como o cimento Portland de alto forno com teor de escória a 60%. Quando o problema incorre

na agressividade ao concreto por ação de sílica reativa, provindas de agregados deletérios,

deve-se empregar um cimento pozolânico com teor de pozolana entre 15% e 50%.

Em geral, concretos com adições de escória de alto-forno ou com adições de

materiais pozolânicos tais como cinza volante ou sílica ativa, apresentam estruturas de pasta

mais compactas e, portanto, os desempenhos desses concretos quanto à penetração de

líquidos, gases e íons são consideravelmente melhores se comparados aos concretos de

cimento Portland comum. Isto significa importantes benefícios quanto à ação deletéria dos

cloretos (CASCUDO, 1997).

Por outro lado, conforme Souza e Ripper (1998), é necessário considerar aspectos

da contra-indicação de alguns tipos de cimentos, diante da atuação de determinados agentes

agressores, como, por exemplo, no caso do cimento Portland de alta resistência inicial (CP V

9

– ARI) em obras de grande volume de concreto, onde são grandes as possibilidades de

ocorrência de retrações significativas ou de hipersensibilidade à ação de gradientes térmicos,

ou ainda, no caso dos cimentos de alto forno, quando a concretagem ocorrer sob baixas

temperaturas, ou em ambientes muito secos, ou mesmo quando for importante, sob o ponto de

vista estético, manter-se uma mesma tonalidade do concreto.

2.1.4 Consumo de cimento

Os produtos de hidratação do cimento oferecem proteção química às armaduras do

concreto por causa da produção de uma grande quantidade de hidróxido de cálcio, de sódio e

de potássio, os quais, ao se dissolverem na fase aquosa do concreto, proporcionam um meio

altamente alcalino.

A NBR 12655 (ABNT, 2006) estabelece que para a dosagem empírica do

concreto da classe C10, o consumo mínimo de cimento deve ser de 300 kg por metro cúbico.

2.2 Corrosão de Armaduras

A corrosão de armaduras do concreto é a causa mais comum de falhas nas

estruturas de concreto armado. Espera-se que a armadura adequadamente protegida por uma

camada suficientemente espessa de concreto de baixa permeabilidade não sofra o processo de

corrosão.

No contexto da engenharia civil, a corrosão da armadura se aplica na deterioração

do aço imerso no concreto, provocando, com o tempo, perda de aderência entre os dois

materiais e redução da seção transversal das barras de aço, podendo levar a estrutura ao

colapso (CABRAL, 2000).

Essa deterioração é caracterizada pela destruição da película passivante existente

ao redor de toda a superfície exterior das barras. Esta película é resultado do impedimento da

dissolução do ferro pela elevada alcalinidade da solução aquosa que existe no concreto. Para

se entender o fenômeno, deve-se ter em mente que a solução aquosa resulta da parcela do

excesso da água de amassamento do concreto que não é absorvida pela superfície dos furos e

normalmente vai preencher os veios capilares do concreto. Os principais agentes responsáveis

pela perda da camada passivante são: o dióxido de carbono (CO2) e os íons cloreto (SOUZA e

RIPPER, 1998).

10

2.2.1 Passivação da Armadura no Concreto

O concreto representa um meio altamente alcalino, com pH em geral variando de

12,5 a 13,5. Mesmo considerando o emprego de cimento contendo adições minerais, o pH é

pouco afetado por estes materiais. Sellevolde e Nielsen (1987), citados por Helene (1993)

destacam que, com adições em teores de até 30% para cinza volante e sílica ativa e de até

70% para a escória de alto-forno, sendo esses teores referentes à massa total do aglomerante

(cimento e adições), o pH constatado nunca resultou inferior a 11,7.

De acordo com Cascudo (1997), esta alcalinidade provém da fase líquida

constituinte dos poros do concreto, a qual, nas primeiras idades, basicamente é uma solução

saturada de hidróxido de cálcio – Ca(OH)2, sendo esta oriunda das reações de hidratação do

cimento. Em idades avançadas o concreto continua propiciando um meio alcalino, sendo que

sua fase líquida, neste caso, é uma solução composta principalmente por hidróxido de sódio

(NaOH) e hidróxido de potássio originário dos álcalis do cimento.

Pourbaix (1963), citado por Gentil (1982) avaliou as reações termodinamicamente

possíveis em função do potencial de eletrodo (em relação ao eletrodo padrão de hidrogênio) e

do pH em diversos sistemas metal-solução, dentre eles, o sistema ferro-água que pode ser

utilizado para o caso das armaduras no concreto, demonstrado na Figura 2.2.

Figura 2.2: Diagrama de Pourbaix simplificado para o sistema ferro-água a 25°C

Segundo Gentil (1982), citado por Santos (2006), por meio desse diagrama é

possível prever as condições sob as quais pode-se ter corrosão, imunidade ou passivação. A

11

região de imunidade corresponde à zona onde a corrosão é termodinamicamente desfavorável,

isto é, o metal é estável e, dessa forma, será imune à corrosão. Na região de passivação, são

estáveis os óxidos ou hidróxidos do metal. Na região de corrosão têm-se as combinações de

pH e potencial que indicam que os íons de metal ou íons complexos são as fases estáveis. As

linhas tracejadas (a e b) delimitam a zona onde a água é termodinamicamente estável. Abaixo

da linha (a) ocorre redução do hidrogênio, enquanto que acima da linha (b) tem-se a evolução

de oxigênio.

Para a ordem de grandeza do pH no concreto (normalmente entre os limites de

12,5 e 13,5) e para uma faixa usual de potencial de corrosão, da ordem de +100mV a -400mV

em relação ao eletrodo padrão de hidrogênio, as reações de eletrodo verificadas no ferro são

de passivação (CASCUDO, 1997).

Dessa forma, a armadura presente no interior do concreto, em meio alcalino, está

protegida do fenômeno da corrosão, devido à presença de uma capa ou película protetora de

caráter passivo, que envolve essa armadura: é a chamada proteção química.

O filme passivo é muito aderente ao aço e bastante delgado, normalmente

invisível, cuja espessura varia de 10-3 a 10-1 µm. É composto, segundo Leek & Poole (1990),

citados por Cascudo (1997), por óxido de ferro, o qual é formado rapidamente a partir das

reações de oxidação do ferro e de redução do oxigênio, inicialmente presente na fase líquida

dos poros do concreto apresentando uma variação de composição que vai do Fe3O4

(magnetita) ao γ-Fe2O3 (maghemita).

No estado de passivação a corrosão não é exatamente nula, mas é severamente

limitada pela resistência ôhmica do filme. Rosenberg et al. (1989), citados por Cascudo

(1997), alegam que a taxa de corrosão passiva do aço no concreto é equivalente à dissolução

ou oxidação de cerca de 0,1 µm/ano da superfície do aço, o que é considerada desprezível em

termos de vida útil para as estruturas de concreto. Dessa forma, afirma-se sem receios que

enquanto a armadura estiver passivada, não há corrosão, já que a película impede o acesso de

umidade, oxigênio e agentes agressivos à superfície do aço, bem como dificulta a dissolução

do ferro.

12

2.2.2 Formas e Mecanismo da Corrosão da Armadura

Souza e Ripper (1998) relacionam as formas de ocorrência do fenômeno da

corrosão, por destruição da camada óxida protetora das barras de aço no concreto, como

sendo as seguintes:

• Corrosão por tensão fraturante: caso dos aços submetidos a grandes esforços

mecânicos, como os esforços de protensão, e que, em presença de meio agressivo, podem

sofrer fratura frágil, ocasionando perda da condição necessária para a sua utilização;

• Corrosão pela presença de hidrogênio atômico: corrosão originada pela ação

do hidrogênio atômico na sua difusão pelos vergalhões da armadura, propiciando a sua

fragilização e consequentemente sua fratura;

• Corrosão localizada: os desgastes são localizados, sob a forma de pequenas

cavidades. Este tipo de corrosão é caracterizado pela ação de íons agressivos, em especial os

cloretos, sempre que haja umidade e presença de oxigênio;

• Corrosão generalizada: ocorre devido à redução do pH do concreto para

valores inferiores a 9, pela ação do CO2 existente no ar atmosférico, o qual é transportado

através dos poros e fissuras do concreto agindo sobre o cimento hidratado. É a chamada

carbonatação.

Os tipos de corrosão mencionados acima estão representados na Figura 2.3.

Figura 2.3: Tipos de corrosão que acometem o aço imerso em concreto (SOUZA & RIPPER, 1998)

13

O processo de corrosão das armaduras trata-se de uma manifestação específica da

corrosão eletroquímica em meio aquoso. Daí o mecanismo da corrosão do aço, no concreto,

só se desenvolver em presença de água ou ambiente com umidade relativa elevada (U.R. >

60%), condições necessárias para a formação do eletrólito. Este processo somente ocorre

mediante a existência de três condições básicas: a existência de um eletrólito, a existência de

uma diferença de potencial de eletrodo e a presença de oxigênio (FORTES, 1995).

Por ser um mecanismo de natureza eletroquímica, necessariamente se formarão

pilhas eletroquímicas no interior do concreto, as quais se caracterizam pela existência de uma

área de aço anódica, onde ocorre a reação de oxidação (área em que efetivamente se tem a

perda de massa ou seção), e pela presença de uma área catódica, onde se dá a reação de

redução de oxigênio. Ambas as reações eletroquímicas (reações red-oxi) ocorrem

simultaneamente e há uma relação de dependência entre elas, isto é, uma não ocorre sem a

existência da outra (ISAIA, 2005).

Segundo Fortes (1995), o mecanismo eletroquímico da corrosão da armadura,

desde que esta esteja despassivada, na sua situação mais comum, pode ser resumido como se

segue:

Primeiramente, a película passivadora da armadura é destruída por ação

combinada da umidade, do oxigênio e de outros agentes agressivos, principalmente cloretos,

que penetram no concreto. A concentração destes elementos é variável ao longo da armadura,

dando origem a uma pilha de corrosão, devido à diferença de potencial (ddp) entre trechos

diferentes (ânodo e cátodo).

Na pilha surge uma corrente elétrica que percorre a armadura, no sentido ânodo-

cátodo, fechando-se o circuito no sentido contrário de forma iônica pelo eletrólito, ou seja,

pelo movimento de íons presentes na fase líquida existente nos poros do concreto.

No ânodo há a transformação de Fe em Fe2+ que é transportado através do

eletrólito em direção ao cátodo. Enquanto isso, os elétrons livres, e-, com carga elétrica

negativa, passam pelo aço para o cátodo, onde se combinam com a água e o oxigênio para

formar íons de hidroxila, OH-. Estes íons migram pelo eletrólito em direção ao ânodo e

combinam-se com os íons Fe2+, que estavam sendo atraídos pelo cátodo, formando Fe(OH)2

que é o hidróxido ferroso, o qual apresenta cor marrom e é fracamente solúvel. Por meio de

outra oxidação o hidróxido ferroso é transformado em hidróxido férrico, Fe(OH)3. A Figura

14

2.4 ilustra uma pilha eletroquímica no concreto, destacando o mecanismo de corrosão. As

Equações 2.1 a 2.4 representam, de modo simplificado, as reações que regem o mecanismo

eletroquímico de corrosão.

Figura 2.4: Pilha eletroquímica de corrosão no concreto armado (ANDRADE, 1992)

Reações anódicas:

Fe → Fe2+ + 2e- (2.1)

Fe2+ + 2 (OH-) → Fe(OH)2 (2.2)

4 Fe(OH)2 + 2 H2O + O2 → 4 Fe(OH)3 (2.3)

Reações catódicas:

4 e- + O2 + 2 H2O → 4 (OH-) (2.4)

Nota-se que o oxigênio é consumido e a água é regenerada, mas é necessária para

que o processo tenha continuidade. Dessa maneira, não há corrosão em concretos secos

(ausência de eletrólito) e tampouco em concreto totalmente saturado, devido não haver

suficiente acesso de oxigênio. A umidade relativa ótima para a corrosão é entre 70 e 80 por

cento A heterogeneidade na superfície do ferro/aço ou no concreto, na vizinhança das

armaduras, pode justificar a diferença de potencial entre regiões distintas, muito próximas ou

distantes, formando as chamadas micro ou macropilhas, respectivamente (NEVILLE, 1997).

15

2.2.3 Carbonatação

Nas superfícies expostas das estruturas de concreto, a alta alcalinidade, obtida

principalmente graças à presença do Ca(OH)2 liberado das reações de hidratação do cimento,

pode ser reduzida com o tempo. Este processo de redução do pH da solução existente nos

poros do concreto ocorre pela ação do CO2 do ar, além de outros gases ácidos tais como o

dióxido de enxofre (SO2) e o gás sulfídrico (H2S) e é chamado de carbonatação (CASCUDO,

1997).

Segundo Feliu e Andrade (1988), esse processo ocorre sob velocidade lenta,

atenuando-se com o tempo, fato este que pode, de acordo com Helene (1986), ser atribuído

aos próprios produtos da reação de carbonatação (CaCO3), os quais colmatam os poros

superficiais, dificultando o acesso de mais CO2 presente no ar ao interior do concreto.

O processo de carbonatação em concretos com cimento Portland ocorre devido à

reação do dióxido de carbono dissolvido em um filme de água no interior dos poros, com os

hidróxidos presentes no concreto. Esta reação ocorre principalmente com o hidróxido de

cálcio, resultando no carbonato de cálcio, de acordo com reação apresentada na Equação 2.5

(CABRAL, 2000).

CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O (2.5)

Segundo Helene (1993), o pH de precipitação do CaCO3, em temperatura

ambiente, é de 8,3 a 9,0, alterando, dessa forma, as condições de estabilidade da película de

passivação do aço.

Uma característica do processo de carbonatação é a existência de uma “frente” de

avanço do processo, que separa duas zonas com pH muito diferentes: uma com pH menor que

9 (carbonatada) e outra com pH maior que 12 (não carbonatada), ou seja, passivada. Ela é

comumente conhecida por frente de carbonatação e deve sempre ser mensurada com relação à

espessura do concreto de cobrimento da armadura. É importante que essa frente não atinja a

armadura, sob pena de despassivá-la (CASCUDO, 1997). A Figura 2.5 ilustra um esquema do

avanço do processo de carbonatação.

16

Figura 2.5: Processo de carbonatação (BAKKER, 1988, citado por CASCUDO, 1997)

Segundo Tuutti (1980) e Parker (1997), citados por Cabral (2000), os fatores que

influenciam a taxa de carbonatação são a concentração de CO2 no ambiente, a umidade

relativa do ambiente, que está relacionada com a possível absorção de CO2 pelo concreto

devido à saturação dos poros, e a resistência do concreto à penetração do CO2 que é função da

qualidade do concreto e do nível de deterioração do mesmo.

A concentração normal de CO2 na atmosfera é de 0,032%, sendo que nos grandes

centros urbanos, esta pode chegar a valores de 0,1% e excepcionalmente até 1%. Um exemplo

de concreto exposto a concentrações muito altas de CO2 é o de revestimento de túneis para

veículos (NEVILLE, 1997).

A penetração de CO2 depende do volume e da estrutura dos poros, e ainda, do

grau de saturação dos mesmos, pois quando estes estão saturados, a carbonatação é reduzida

devido à diminuição da difusão do CO2, que é quatro ordens de grandeza mais lenta na água

que no ar. Por outro lado, se os poros estiverem secos, não haverá água para dissolver o CO2,

não havendo, portanto, reação com o cimento hidratado. Tem-se, portanto, que a velocidade

máxima de carbonatação ocorre para umidades relativas entre 50 e 70%, como pode ser visto

na Figura 2.6.

17

Figura 2.6: Grau de carbonatação em função da umidade relativa do ambiente (ROSENBERG, 1989, citado por

CASCUDO, 1997)

A evolução do processo de carbonatação no tempo depende de certos parâmetros

de dosagem do concreto, assim como da espessura do cobrimento, da composição química e

mineralógica do cimento e as relações água/cimento e agregado/cimento do concreto, os quais

determinam a qualidade do mesmo. Depende também de certos fatores ambientais onde o

concreto se encontra, tais como concentração de CO2, umidade relativa, e para o concreto

aparente, dos ciclos de sol e chuva (PAPADAKIS, 1992 citado por CABRAL, 2000). Embora

não válida para todos os casos, o avanço da frente de carbonatação em geral pode ser

modelada por uma lei parabólica, de acordo com a Equação 2.6 (ROSENBERG, 1989 citado

por CASCUDO, 1997).

� = � ∙ √� (2.6)

Onde:

e = espessura ou profundidade carbonatada, geralmente em mm;

k = coeficiente de carbonatação, geralmente em mm/ano0,5;

t = tempo de exposição, geralmente em anos

Feliu e Andrade (1988) afirmam que diante da propagação da carbonatação,

destruída a capa de passivação, o aço é corroído de forma generalizada, tal como se estivesse

exposto à atmosfera sem qualquer proteção, porém com o agravante de que a umidade

18

permanece no interior do concreto e, portanto, em contato com a armadura muito mais tempo

do que se esta estivesse exposta ao ar, já que o concreto absorve umidade muito rapidamente,

mas seca bem mais lentamente.

Conforme Parker (1997), citado por Cabral (2000), a carbonatação pode ser

evitada se o dióxido de carbono for impedido de entrar no concreto ou se sua taxa de entrada

for limitada, o que pode ser conseguido por meio da produção de um concreto de boa

qualidade, bem compactado, que atue como uma boa barreira contra o CO2. O efeito de

barreira pode ser aumentado mais ainda com o uso de pinturas de baixa permeabilidade ao

gás. Outros meios de limitar a carbonatação seriam a saturação ou a secagem do concreto.

2.3 Corrosão pelos Íons Cloreto

2.3.1 Cloretos no Concreto

A penetração de cloretos é influenciada por variáveis presentes no concreto, que

são a relação a/c, idade, temperatura de cura, interação do tipo de cimento com a temperatura.

Para um mesmo material cimentício, quanto maior a relação a/c maior é a penetração de

cloretos.

Neville (1997) afirma que os cloretos podem estar presentes no concreto por

terem sido incorporados na mistura por agregados contaminados, por água do mar ou água

salobra. Segundo o autor, não deve ser permitido o uso de nenhum desses materiais no

concreto armado, e as normas geralmente estabelecem limites rigorosos para o teor total de

cloretos no concreto, qualquer que seja a origem. Outra forma de os cloretos ingressarem no

concreto é por penetração, quando o mesmo já se encontra endurecido. Nesse caso os cloretos

são provenientes de fontes externas, como sais descongelantes, água do mar e por meio da

lavagem de pisos e fachadas com ácido muriático.

Os cloretos podem também ser depositados sobre a superfície do concreto na

forma de gotículas de água do mar, retiradas do mar por turbulência e levadas pelo vento, ou

poeira transportada pelo ar que depois se molha pelo orvalho. De acordo com Neville (1997),

os cloretos que se deslocam pelo ar podem percorrer grandes distâncias, já se tendo observado

casos de percursos de até 2 km, mas também é possível o transporte a distâncias ainda

maiores, dependendo do vento e da topografia.

19

Segundo Cabral (2000), os cloretos, na forma de cristal sólido, não oferecem

elevado risco à durabilidade das estruturas devido à dificuldade de penetração, pois a

dimensão dos poros de concreto é bem menor que a dos cristais. No entanto, quando estes

cristais são dissolvidos pela água das chuvas podem ser carreados para o interior do concreto.

Qualquer que seja a origem, os cloretos penetram no concreto pela movimentação

da água que os contêm, bem como por difusão dos íons na água e por absorção. Helene (1993)

afirma que, em estruturas existentes, os cloretos dissolvidos presentes no ambiente podem

penetrar no concreto através dos mecanismos clássicos de penetração de água e transporte de

íons, os quais são relacionados como segue:

• Absorção capilar: é dependente da porosidade, isto é, dos poros capilares

interconectados entre si. A penetração é função do diâmetro dos poros e apresenta forças de

sucção capilar tão mais intensas quanto menores forem os diâmetros dos capilares;

• Difusão iônica: ocorre devido a gradientes de concentração iônica, seja entre o

meio externo e o interior do concreto, seja dentro do próprio concreto. As diferenças nas

concentrações de cloretos provocam o movimento desses íons em busca do equilíbrio;

• Permeabilidade: é um dos principais parâmetros de qualidade do concreto e

representa a facilidade com que um fluido pode escoar através de um sólido poroso sob uma

diferença de pressão.

• Migração iônica: a ação de campos elétricos promove a migração de íons

cloreto.

Cascudo (1997) afirma que na grande maioria dos casos, os mecanismos de

transporte dos cloretos no concreto são a absorção capilar e a difusão iônica. De acordo com

Andrade (1993), citado por Cabral (2000), quando o concreto está completamente saturado

d’água, os cloretos penetram puramente por difusão, devido às diferenças de concentração.

Quando o concreto está parcialmente saturado, os cloretos podem penetrar por absorção e por

força de capilaridade.

As adições minerais justificam a menor penetração de cloretos no concreto

devido à modificação da estrutura dos poros. A penetração de cloretos é reduzida quando

20

adições minerais são introduzidas no concreto, reduzindo, dessa forma, o teor de cloretos

retidos (HELENE, 1993).

A principal forma de fixação dos íons cloreto é pela reação com o aluminato

tricálcico (C3A), formando cloroaluminato de cálcio, 3CaO.Al2O3.CaCl2.10H2O, também

conhecido como sal de Friedel. Portanto, se pode afirmar que mais íons cloreto ficam retidos

quanto mais alto for o teor de C3A do cimento, bem como, também quanto mais alto o teor de

cimento da mistura. Por esse motivo se acredita que cimentos com alto teor de C3A levam à

boa resistência à corrosão (NEVILLE, 1997).

Segundo Glass e Buenfeld (1997), citados por Cabral (2000), os cloretos também

podem se apresentar adsorvidos na superfície dos poros do concreto e sob a forma de íons

livres. Quando o concreto não consegue mais fixar os cloretos, uma maior quantidade de

cloretos totais implica em maior quantidade de cloretos livres, os quais são os que

efetivamente causam preocupação.

2.3.2 Formação e Transporte do Aerosol Marinho

Os cloretos presentes nas regiões de atmosfera marinha provém da água do mar,

podendo estar na forma de íon ou combinado na forma de cloreto de sódio. A forma como

esse agente é transportado tem origem na formação do aerosol marinho (MEIRA e

PADARATZ, 2002).

Conforme Fitzgerald (1991), a formação do aerosol marinho tem origem na

agitação da superfície do mar causada pelo vento. Este efeito gera bolhas de ar que, em

seguida, explodem produzindo gotículas em forma de jorro, película ou espuma. O

mecanismo é mais efetivo na borda, na zona de quebra das ondas, onde partículas maiores e

em maior número são geradas. Embora o efeito de quebra das ondas seja responsável pela

geração de um maior volume de aerosol, este também se origina a partir da pressão que o

vento exerce sobre a superfície do mar. Assim, as áreas de mar aberto também colaboram para

a produção do aerosol, ainda que de forma menos expressiva.

De acordo com Morcillo (1998), uma vez formado o aerosol marinho, o mesmo

caminha na direção do continente e tem a sua relação com a salinidade atmosférica fortemente

influenciada por variáveis como direção e velocidade dos ventos predominantes, distância da

costa, topografia da zona, altitude, entre outros fatores. Todas essas variáveis definem uma

21

taxa de deposição, que faz com que os cloretos cheguem em maior ou menor quantidade a

uma determinada distância do mar.

A deposição das partículas salinas à medida em que há um distanciamento da

costa ocorre de modo acentuado nas primeiras centenas de metros a partir da interface com o

mar. Este comportamento deve-se a um processo de deposição que ocorre, principalmente,

pelo efeito gravitacional e pelo choque das partículas com o solo e os obstáculos sobre o

mesmo (FELIU et al., 1999). Dessa forma, este comportamento é característico de cada

região, com flutuações ao longo do tempo.

2.3.3 Ação dos Cloretos (Cl-)

As armaduras no concreto permanecem em condições normais, em um meio

alcalino que permite que elas trabalhem na região de passividade do diagrama de Pourbaix,

Figura 2.2. Entretanto, essa passividade pode ser alterada pela presença de íons cloreto em

quantidade suficiente para romper pontualmente a película passiva sobre a armadura,

caracterizando, dessa forma, a corrosão por pite. Conforme Fortes (1995), estes pontos

formam o anodo da pilha de corrosão e, devido à sua progressão em profundidade, podem

provocar a ruptura da barra de aço. O restante da superfície metálica torna-se o catodo e como

se sabe, a relação área anódica/área catódica, sendo muito pequena poderá dar motivo a uma

intensa corrosão.

Existem três teorias para explicar os efeitos dos íons cloreto sobre a corrosão do

aço imerso no concreto (ACI Committe 222, 1991):

a) Teoria do filme óxido: nesta teoria, os íons cloreto conseguem penetrar através

dos poros e defeitos do filme óxido passivante muito mais facilmente que outros agentes

agressivos, tais como SO42-, em função do seu pequeno raio atômico, e conseguem dispersar

coloidalmente este filme, facilitando a penetração de outros íons.

b) Teoria da adsorção: os íons cloreto são adsorvidos na superfície do metal em

competição com o oxigênio dissolvido e com os íons hidroxila. Os íons cloreto promovem a

hidratação do metal, facilitando, assim, a sua dissolução em íons.

c) Teoria do Complexo Transitório: para a produção de compostos de corrosão,

denominados complexos transitórios, os íons cloreto (Cl-) competem com os íons hidroxila

(OH-) pelos íons de ferro. É então formado o complexo solúvel de cloreto de ferro que, ao

22

difundir-se, partindo das áreas anódicas em direção ao cátodo provoca a destruição da camada

protetora de Fe(OH)2 promovendo a manutenção da corrosão. A certa distância do anodo, o

complexo de cloreto de ferro é rompido e, pela precipitação do hidróxido de ferro, o Cl- fica

livre para transportar mais íons ferrosos da área anódica. Como não há estanqueidade do

processo corrosivo, mais íons ferrosos migram no concreto, partindo do ponto de corrosão e

reagindo, também, com o oxigênio, formando óxidos que provocam aumento de volume da

armadura de aço, cerca de quatro vezes maior do que o inicial, acarretando, dessa forma,

fissuras no concreto, devido às tensões internas de tração. A Figura 2.7 ilustra o processo

descrito.

Figura 2.7: Esquema de corrosão por pite induzida por cloretos (CASCUDO, 1991, citado por FORTES, 1995)

Os íons cloreto ativam a superfície do aço formando o ânodo, sendo o cátodo a

superfície passivada. As Equações 2.7 e 2.8 resumem simplificadamente o fenômeno.

Fe2+ + 2Cl- → FeCl2 (2.7)

FeCl2 + 2H2O → Fe(OH)2 + 2HCl (2.8)

Pelas reações percebe-se que o Cl- é regenerado de modo que a ferrugem não

contém cloreto, embora se forme cloreto ferroso no estágio intermediário (NEVILLE, 1997).

Portanto, a corrosão das armaduras induzida por cloretos é ainda mais preocupante do que a

corrosão devido à carbonatação, já que os cloretos não são consumidos, ficando livres para

novas reações (THANGAVEL & RENGASWAMY, 1998).

23

O aumento da concentração de cloretos acarreta o aumento da destruição do

metal. Se a armadura já está acometida pelo processo de corrosão, os íons aceleram o

processo, aumentando a taxa de corrosão. De acordo com Helene (1993), proceder-se à

limpeza das cavidades dos pites é importante, pois caso não seja efetuada, o novo material

envolvente, mesmo com pH elevado, não será suficiente para repassivar a armadura.

2.3.4 Valor limite de cloretos para despassivar

Conforme Cascudo (1997), um ponto bastante polêmico em relação aos cloretos

seria sua concentração crítica máxima, abaixo da qual não houvesse despassivação da

armadura.

Alonso et al. (1997), citados por Cabral (2000), afirmam que a quantidade de

cloretos para despassivar o aço imerso no concreto não é um valor único, uma vez que

depende de inúmeras variáveis tais como a dosagem, o tipo de adensamento e cura do

concreto, a presença de adições no concreto, características ambientais (temperatura e

umidade), o pH da solução dos poros, a proporção de cloretos solúveis, a quantidade de

aluminato tricálcico (C3A) no cimento, a fonte dos cloretos e também das condições

superficiais e metalúrgicas do aço atacado.

No concreto, a quantidade de cloretos para despassivar o aço pode ser diferente da

quantidade exigida nas argamassas devido à sua capacidade de fixar os cloretos, à

alcalinidade da solução de seus poros e à sua propriedade de barreira. Segundo Neville

(1997), não existe um limite universalmente aceito da concentração de íons cloreto junto à

superfície do aço para que se inicie a corrosão.

Em qualquer caso, não é o teor total de cloretos que é importante para a corrosão.

Como já citado neste capítulo, uma parte dos cloretos está quimicamente retida, sendo

incorporada aos produtos da hidratação do cimento; outra parte está fisicamente retida por

adsorção à superfície dos poros de gel; somente os cloretos livres estão disponíveis para a

reação agressiva com o aço. No entanto, a distribuição dos íons cloreto entre as três formas

não é fixa, pois existe uma situação de equilíbrio tal que sempre alguns íons cloreto livres

estão presentes na água dos poros. Portanto, somente podem ficar vinculados os íons cloreto

que excedem a quantidade necessária para esse equilíbrio (NEVILLE, 1997).

24

A relação Cl-/OH- é o parâmetro mais aceito para se predizer o início do processo

de corrosão das armaduras, embora alguns autores afirmem que não se podem fazer

afirmativas generalizadas acerca da influência dessa relação na evolução da corrosão. Como

há certa dificuldade em medir proporções de OH- no concreto, também são utilizados outros

parâmetros para expressar o risco da corrosão, como a quantidade de cloretos totais ou livres

em relação à massa de cimento ou concreto, ou ainda em relação à água de amassamento,

devido à grande vantagem e facilidade destes métodos, sendo que algumas normas já

expressam seus valores limites em função destes parâmetros (GLASS & BUENFELD, 1997

citados por CABRAL, 2000).

Segundo Glass e Buenfeld (1997), citados por Cabral (2000), das representações

correntes, a que melhor apresenta o nível limite de cloretos para que não haja corrosão é o

conteúdo total de cloretos expresso em relação à massa de cimento, pois esta representação

pode ser vista como o conteúdo potencial total do íon agressivo expresso relativamente ao

conteúdo potencial total inibidor. Para ambos os autores, a melhor maneira de se representar o

risco de corrosão seria expressar o conteúdo total de cloretos em relação à alcalinidade total

do concreto. Trabalhos produzidos pelos autores citados abordaram o teor crítico de cloretos

determinados por diversos autores. Esses valores estão compilados na Tabela 2.2.

Tabela 2.2 – Valores críticos de cloretos sugeridos por diversos autores (ALONSO et al., 1997; GLASS & BUENFELD, 1997; citados por CABRAL, 2000).

Referência Condições de exposição

Amostra Valores ou intervalos

Cloretos totais (% massa cim.)

Cloretos livres (% massa cim.)

Cl-/OH-

Stratful et al. ao ar livre estrutura 0,17-1,4

Vassie ao ar livre estrutura 0,2-1,5

M. Thomas ao ar livre concreto 0,5-0,7

Elsener e Böhni laboratório argamassa 0,25-0,5

Henriksen ao ar livre estrutura 0,3-0,7

Treadway et al. ao ar livre concreto 0,32-1,9

Page et al. laboratório ao ar livre

pasta concreto

0,4

0,22 3,0

Kayyali laboratório concreto

0,45-1,15

Hansson e Sorensen

laboratório argamassa 0,4-1,6

Schiessl e Raupach

laboratório concreto 0,5-2

Thomas et al. ao ar livre concreto 0,5

Tuutti laboratório concreto 0,5-1,4

Locke e Siman laboratório concreto 0,6

Labert et al. laboratório concreto 1,6-2,5

3-20

25

As normas de diversos países possuem os mais variados valores para o conteúdo

de cloretos limite, expressados das mais variadas formas. Conforme Andrade (1992), um

valor médio aceito, geralmente, para o teor de cloreto é de 0,40% em relação à massa de

cimento ou 0,05% a 0,1% em relação à massa de concreto. A norma brasileira NBR 7211

(2009), por exemplo, limita o teor máximo de cloretos, em relação à massa de cimento, em

0,06% para concreto protendido, 0,15% para concreto armado exposto a cloreto na condição

de serviço da estrutura e 0,40% para concreto armado em condições de exposição não severas

(seco ou protegido da umidade nas condições de serviço da estrutura). A maioria das normas

estrangeiras fixa os teores de Cl- em relação à massa de cimento, conforme a Tabela 2.3.

Tabela 2.3: Conteúdo de cloretos limite proposto por diversas normas (% em relação à massa de cimento) (FELIU & ANDRADE, 1988, citados por CASCUDO, 1997)

Normas Teor de Cl- para concreto

armado (%)

EH - 88 (espanhola) 0,40 pr EN - 206 (espanhola) 0,40 BS - 8110/85 (inglesa) 0,20 - 0,40 * ACI - 318/83 (norte americana) 0,15 - 0,30 - 1,00 **

*O limite varia em função do tipo de cimento;

**O limite varia em função da agressividade ambiental.

Os teores limites mostrados na Tabela 2.3 apresentam-se de uma forma

controversa, uma vez que, como já citado, eles dependem de inúmeras variáveis tais como

tipo de cimento e relação água/cimento, entre outras. Uma idéia um tanto quanto equivocada

poderia surgir, qual seja a de que pelo aumento da quantidade de água ou pelo aumento do

consumo de cimento, seria possível aumentar o teor de cloretos na massa de concreto sem

danos à armadura, o que é bastante incoerente. A Figura 2.8 expressa de maneira mais

satisfatória o teor crítico de cloretos em função da qualidade do concreto e da umidade

ambiental.

26

Figura 2.8: Esquema de variação do conteúdo crítico de cloretos em função da qualidade do concreto e da

umidade relativa do ambiente (CEB, 1992 citado por Cabral, 2000)

27

3. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

Este capítulo apresenta o procedimento utilizado na execução do principal ensaio

realizado, o ensaio de penetração de cloretos. O objetivo do ensaio é submeter o concreto ao

ingresso “forçado” de íons cloreto, através de ciclos de umedecimento com solução salina e

secagem em estufa, para se proceder, após cada ciclo, à análise dos teores desses íons ao

longo da profundidade do cobrimento. É abordado também o procedimento da NBR 14832

(ABNT, 2002), o qual foi utilizado para a determinação desses teores nas amostras na forma

de pó, extraídas dos corpos-de-prova em profundidades preestabelecidas.

3.1 Caracterização dos Materiais

3.1.1 Cimento

Utilizou-se o cimento Portland composto, com adição de pozolana, resistente a

sulfatos (CP II Z-32 RS), o qual é comumente utilizado na produção dos concretos

empregados nas obras de Fortaleza.

As Tabelas 3.1, 3.2 e 3.3 apresentam, respectivamente, a composição,

características físicas e mecânicas e características químicas do cimento utilizado. Todas as

informações apresentadas foram obtidas a partir do website da fabricante.

Tabela 3.1: Composição do cimento CP II Z-32 RS

Tipo Sigla Classe Norma Clínquer +Gesso (%)

Calcário (%)

Pozolana (%)

II CP II Z

CP II Z RS 32

NBR 11578

76 – 94 0 – 10 6 – 14

Tabela 3.2: Características físicas e mecânicas

Finura Tempo de Pega Expansibilidade Resistência à Compressão

(MPa) Resíduo

na peneira 75mm

(%)

Área específica (m2/Kg)

Início (h)

Término (h)

A frio (mm)

A quente (mm)

1 dia

3 dias

7 dias

28 dias

≤ 12,0 ≥ 260 ≥ 1 ≤ 10 ≤ 5 ≤ 5 - ≥ 10 ≥ 20 ≥ 32

28

Tabela 3.3: Características químicas

Resíduo insolúvel (%)

Perda ao fogo (%)

MgO (%) SO3 (%) CO2 (%) S (%)

≤ 16,0 ≤ 6,5 ≤ 6,5 ≤ 4,0 ≤ 5,0 -

3.1.2 Agregados miúdo e graúdo

A areia utilizada constituiu-se de areia lavada e peneirada proveniente da

dragagem do leito de rios. A composição granulométrica do agregado miúdo foi determinada

seguindo-se a NM 248 (ABNT, 2001). O material apresentou distribuição granulométrica com

frações que atenderam aos limites da Tabela 1 da NBR 7211 (2009).

Os resultados dos ensaios realizados com uma amostra da areia utilizada

encontram-se nas Tabelas 3.4 e 3.5. A curva granulométrica do agregado miúdo é mostrada na

Figura 3.1. Todos os ensaios foram realizados no Laboratório de Materiais de Construção

Civil, da Universidade Federal do Ceará (UFC).

Tabela 3.4: Análise granulométrica do agregado miúdo

Peneira (mm) % Retida % Acumulada Limites NBR

7211/2009 - Zona 3 Inferior Superior

4,8 0 0 0 11 2,4 4 4 0 25 1,2 12 16 10 45 0,6 26 42 41 65 0,3 38 80 70 92

0,15 18 98 90 100 Fundo 2 100 - -

29

Figura 3.1: Curva granulométrica do agregado miúdo

Tabela 3.5: Propriedades físicas do agregado miúdo

Ensaio realizado Resultados Norma consultada

Teor de material pulverulento 1,51% NBR NM 46/2001

Massa específica 2,61 g/cm³ NBR 9776/1987

Massa unitária 1,46 g/cm³ NBR 7810/1983

Dimensão máxima característica 2,40 mm NM 248/2001

Os resultados dos ensaios realizados para a caracterização do agregado graúdo

utilizado encontram-se nas Tabelas 3.6 e 3.7. A curva granulométrica da brita encontra-se na

Figura 3.2.

Tabela 3.6: Distribuição granulométrica do agregado graúdo

Limites NBR 7211/2009 - Brita 1

Peneira (mm) % Retida % Acumulada Inferior Superior

19,1 0 0 0 10 12,5 6 6 70 95 9,5 24 30 80 100 6,3 48 78 92 100 4,8 12 90 95 100

Fundo 9 100 - -

0

20

40

60

80

100

% Retida Acumulada

Abertura da peneira (mm)

%acumulada limites inferior e superior

0,15 0,3 0,6 1,2 2,4 4,8 0,15 0,3 0,6 1,2 2,4 4,8

30

Figura 3.2: Curva granulométrica do agregado graúdo

Tabela 3.7: Propriedades físicas do agregado graúdo

Ensaio realizado Resultados Norma consultada

Modulo de finura 6,21 NM 248/2001

Dimensão máxima característica 19,1 mm NM 248/2001

Massa específica 2,51 g/cm³ NBR 9776/1987

Massa unitária 1,43 g/cm³ NBR 7810/1983

Como é possível observar na Figura 3.2 o agregado graúdo utilizado não atendeu

à especificação da NBR 7211 (2009), pois sua curva granulométrica encontra-se fora dos

limites granulométricos da graduação 1 propostos pela mesma, no entanto, tal fato não

resultou na reprovação do mesmo para a produção do concreto, visto que aquela brita era a

comercialmente utilizada no mercado e no Laboratório de Materiais de Construção Civil da

UFC.

3.1.3 Água de amassamento

A água de amassamento utilizada na produção do concreto foi água proveniente

da rede pública de suprimento e não se procedeu a realização de ensaios para a caracterização

de amostra da mesma.

0

20

40

60

80

100

% Retida Acumulada

Abertura da peneira (mm)

4,8 6,3 9,5 12,5 19,1

31

3.1.4 Adesivo Epóxi

Utilizou-se de um adesivo estrutural à base de resina epóxi bi-componente para a

impermeabilização das faces superior e inferior dos corpos-de-prova, com o objetivo de fazer

com que os cloretos penetrassem apenas pelas laterais dos mesmos. Este mesmo adesivo

epóxi foi utilizado para vedar os orifícios deixados nos corpos-de-prova após a perfuração

destes para extração das amostras.

3.2 Corpos-de-prova

Para se proceder à realização do ensaio, foram moldados corpos-de-prova de

formato cúbico, com arestas iguais a 15cm. A escolha por tal formato foi justificada pelo fato

de o Laboratório de Materiais da Universidade Federal do Ceará dispor de formas com essas

dimensões, as quais foram consideradas adequadas à finalidade do experimento,

caracterizando-se, portanto, como uma escolha sensata e conveniente.

A Figura 3.3 mostra a forma utilizada na confecção dos corpos-de-prova. Como se

pode ver, a mesma é composta por quatro chapas de aço parafusadas entre si, as quais formam

a superfície lateral da forma, e uma chapa de fundo, parafusada a duas chapas laterais através

de um perfil metálico. Para a desmoldagem dos corpos-de-prova bastava retirar uma de suas

faces laterais, o que era conseguido com a retirada de quatro parafusos.

Figura 3.3: Forma dos corpos-de-prova

Foram produzidos concretos de três classes distintas (Classificação por grupos de

resistência – ABNT NBR 8953): C25, C30 e C40, os quais apresentam resistência

característica à compressão (fck) de 25 MPa, 30 MPa e 40 MPa, respectivamente. A proporção

32

de cada material para a produção dos três tipos de concreto foi determinada através da

utilização de planilhas eletrônicas, que utilizam a metodologia da ABCP e são empregadas

pelos laboratoristas do Laboratório de Materiais de Construção Civil, da Universidade Federal

do Ceará (UFC). A Tabela 3.8 resume alguns dos parâmetros da dosagem dos concretos

produzidos.

Tabela 3.8: Parâmetros de dosagem dos concretos utilizados no ensaio

Resistência característica à compressão (MPa)

Relação a/c Traço em massa

Consumo de cimento (kg/m3)

25 0,52 1 : 1,71 : 2,50 401,07

30 0,51 1 : 1,69 : 2,24 421,57

40 0,42 1 : 1,25 : 1,80 515,60

Para cada classe de concreto foi confeccionado um corpo-de-prova cúbico e seis

corpos-de-prova cilíndricos, aqueles para o ensaio acelerado de corrosão induzida por íons

cloreto e estes para a determinação da resistência à compressão simples aos 7 e 28 dias (3

corpos-de-prova para cada idade). Os resultados obtidos no ensaio de compressão axial

encontram-se na Tabela 3.9. Para a determinação da resistência característica à compressão

(fck), utilizou-se a seguinte fórmula:

fck = fcm – 1,65s (3.1)

onde s é o desvio-padrão.

Tabela 3.9: Resultados do ensaio de compressão axial

Classe do Concreto

Resistência à Compressão

Simples aos 28 dias (fc)

Resistêcia Média à Compressão (fcm)

Resistência Característica à Compressão (fck)

C25 34,2

31,17 26,83 29,5 29,8

C30 32,9

32,30 30,86 32,7 31,3

C40

39,9

41,33 38,54 43,2

40,9

33

A mistura do concreto se deu em betoneira de eixo inclinado até que se atingisse a

perfeita homogeneização do mesmo. O concreto foi então despejado nas formas e em seguida

foi adensado com o auxílio de um vibrador mecânico.

Os corpos-de-prova não passaram por nenhum processo de cura após serem

retirados das formas, ficando expostos ao ar, em ambiente de laboratório. Com a adoção dessa

medida objetivou-se simular a realidade da concretagem dos elementos estruturais nas

construções de Fortaleza, onde a prática de cura do concreto é, na maioria das vezes, realizada

de forma deficiente e inadequada.

Os corpos-de-prova tiveram suas faces superior e inferior seladas com material

impermeável (adesivo à base de resina epóxi), de forma que a penetração de cloretos

ocorresse somente pelas laterais. As Figuras 3.4 e 3.5 mostram, respectivamente, os corpos-

de-prova confeccionados e o adesivo estrutural à base de resina epóxi.

(a)

(b)

Figura 3.4: a) Corpos-de-prova para ensaio de penetração de cloretos; b) Perspectiva com dimensões do corpo-de-prova

Figura 3.5: Adesivo estrutural à base de resina epóxi bi-componente

34

3.3 Ensaio de Penetração de Cloretos

A penetração de cloretos nos corpos-de-prova foi proporcionada pela execução de

cinco ciclos de imersão parcial em solução salina e secagem em estufa. Segundo Santos

(2006), este método é semelhante ao empregado por Bauer (1995) e Costa Filho (2005), os

quais obtiveram resultados satisfatórios em suas respectivas pesquisas.

Antes de serem submetidos aos ciclos de umedecimento e secagem, os corpos-de-

prova foram saturados em água até a constância de massa e em seguida foram deixados

durante 5 dias em estufa a 50 °C para secagem. Este processo caracterizou o que se

convencionou chamar de ciclo zero do ensaio. A realização desta etapa objetivou

homogeneizar a quantidade de água contida nos poros do concreto dos corpos-de-prova.

Os corpos-de-prova foram submetidos à semi-ciclos de imersão parcial (até meia

altura) em solução de 3,5% de cloreto de sódio (NaCl), com duração de 2 dias e semi-ciclos

de secagem em estufa a 50 °C, com duração de 5 dias. As figuras 3.6 e 3.7 mostram,

respectivamente, os corpos-de-prova imersos até meia altura na solução de NaCl e durante a

secagem em estufa. Após a finalização de cada ciclo era efetuada a retirada de amostras dos

corpos-de-prova para a determinação do teor de cloretos.

Figura 3.6: Semi-ciclo de umedecimento dos corpos-de-prova em solução salina com 3,5% de NaCl.

35

Figura 3.7: Secagem dos corpos-de-prova em estufa a 50 °C

Durante a molhagem, devido à absorção capilar, a saturação é rapidamente

atingida, já que a água absorvida pelo concreto através deste mecanismo de transporte de água

possui uma velocidade consideravelmente maior que a evaporação da mesma (CEB, 1992,

citado por CABRAL, 2000). Portanto, quando se utiliza ciclos de umedecimento e secagem, o

tempo de secagem deve ser maior que o de umedecimento, objetivando-se uma efetiva

aceleração do ataque.

De acordo com Monteiro (1996), citado por Cabral (2000), a condição de imersão

parcial em solução de 3,5% de NaCl propicia uma maior penetração destes agentes agressivos

(tanto por absorção capilar como por difusão). Nesta condição o ingresso de cloretos ocorre

inicialmente por absorção capilar, já que os corpos-de-prova apresentam-se inicialmente

secos, e por difusão, após saturação dos poros, e é acelerado devido à evaporação da água

através da parte exposta do concreto. De acordo com McCarter et al. (1992), citado por Santos

(2006), em um material poroso, há uma relação entre a força de sucção capilar e o grau de

saturação. Dessa forma, quando existe uma região exposta e seca, as forças de sucção serão

maiores e irão resultar em um mais rápido movimento da água no interior do concreto.

Em resumo, o ensaio acelerado de penetração de cloretos foi realizado de acordo

com a seguinte seqüência:

a) Saturação em água até a constância de massa;

36

b) Secagem em estufa a 50 °C durante 5 dias;

c) Imersão parcial dos corpos de prova em solução com 3,5% de NaCl por 2 dias;

d) Secagem em estufa a 50 °C durante 5 dias.

A Figura 3.8 ilustra de maneira esquemática as etapas que constituíram o ensaio

realizado.

Figura 3.8: Esquema das etapas do ensaio acelerado de penetração de cloretos. (Fonte: Elaborado pelo autor)

3.4 Procedimento da Amostragem

Como mencionado no item anterior, após cada ciclo do ensaio era efetuada a

extração de amostras dos corpos de prova para a determinação do teor de cloretos presentes

nas mesmas.

A extração das amostras na forma de pó foi realizada com o emprego de furadeira

de coluna e broca com diâmetro de 18mm (Figura 3.8). A extração destas amostras mediante

furadeira é desejável, pois evita problemas com o corte do concreto através de dispositivos de

corte diamantados, que geralmente empregam água para refrigeração, a qual pode solubilizar

os sais presentes e lixiviar soluções do concreto, alterando, dessa forma, as concentrações de

cloretos. Além disso, a extração por furadeira permite facilmente uma análise dos teores em

37

profundidades preestabelecidas, possibilitando traçarem-se perfis de concentração dos

cloretos ao longo da profundidade do cobrimento (ISAIA, 2005).

(a)

(b)

Figura 3.9: Equipamento utilizado para extração das amostras em forma de pó: a) Furadeira de coluna com broca de 18mm; b) Extração de amostra em forma de pó.

Os furos foram feitos na altura do nível da solução de NaCl do semi-ciclo de

umedecimento, isto é, a meia altura do corpo-de-prova, atingindo-se as profundidades

desejadas, as quais foram de 1,0; 2,0; 2,5 e 3,0 cm, para o corpo-de-prova de 25 MPa; 1,0;

2,0; 3,0; 3,5 e 4,0 cm, para o de 30 MPa e 1,0; 2,0; 3,0; 4,0; 4,5 e 5,0 cm, para o de 40 MPa. O

estabelecimento destas profundidades seguiu o prescrito nas Tabelas 7.1 e 7.2 da NBR 6118

(ABNT, 2003). A primeira relaciona a classe de agressividade ambiental com a qualidade do

concreto e a segunda faz uma correspondência entre a classe de agressividade ambiental e o

cobrimento nominal da armadura do concreto. Estas informações encontram-se resumidas na

Tabela 3.10.

38

Tabela 3.10: Relação entre classe de agressividade do ambiente, qualidade do concreto e cobrimento nominal, para concreto armado. Fonte: NBR 6118 (2003)

Parâmetros Classe de agressividade ambiental

I II III IV

Relação a/c ≤ 0,65 ≤ 0,60 ≤ 0,55 ≤ 0,45

Classe de concreto ≥ C20 ≥ C25 ≥ C30 ≥ C40

Cobrimento (mm) 25 30 40 50

Após o término da extração das amostras nas profundidades preestabelecidas os

furos eram preenchidos com o mesmo adesivo estrutural à base de resina epóxi utilizado para

a impermeabilização das faces superior e inferior dos corpos-de-prova.

Extraídas as amostras as mesmas eram armazenadas em sacos plásticos, como se

pode ver na Figura 3.10, para posteriormente proceder-se à determinação do teor de cloretos

livres, através do método do íon seletivo.

Figura 3.10: Amostras coletadas após um dos ciclos de umedecimento e secagem

3.5 Determinação da Concentração de Cloretos

A determinação da concentração de cloretos presente nas amostras extraídas dos

corpos-de-prova foi regida pela ABNT-NBR 14832 (2002), a qual descreve três

procedimentos para a determinação de cloreto pelo método do íon seletivo em cimento

Portland e clínquer:

39

• Procedimento A: método de decomposição por fusão Na2CO3/ZnO, utilizado

quando se deseja determinar cloreto total;

• Procedimento B: método de decomposição por fusão Na2O2, um método

opcional para a determinação de cloreto total;

• Procedimento C: método de extração de cloretos em água destilada ou

deionizada, utilizado quando se deseja determinar o teor de cloreto solúvel em água, ou seja, o

teor de cloretos livres.

Embora Andrade (1992) ressalte que é conveniente determinar os cloretos totais,

já que parte dos cloretos combinados pode vir a ficar disponível para reações deletérias

devido a fenômenos como carbonatação do concreto ou elevação da temperatura, não é

escopo deste trabalho a determinação de cloretos totais. Dessa forma, realizou-se a

determinação de cloretos livres, pois são os que efetivamente causam corrosão nas armaduras.

Os passos para a determinação do teor de cloreto solúvel em água, conforme o

procedimento C da ABNT-NBR 14832 (2002) estão descritos a seguir:

• Procedimento C – NBR 14832: extração com água

a) Pesar (5,000 ± 0,001) g de amostra e transferir para um béquer de 400cm3;

b) Adicionar aproximadamente 100cm3 de água quente e agitar por cerca de

10min, manualmente ou através de agitador magnético ou mecânico;

c) Filtrar em papel de filtração média para um balão volumétrico de 250 cm3 (V).

Lavar com água quente;

d) Adicionar lentamente ao balão cerca de 3 cm3 de HNO3, esfriar à temperatura

ambiente, completar o volume com água e homogeneizar.

• Leitura da amostra

e) Com o auxílio de uma pipeta, transferir para um béquer de 150 cm3, 50 cm3 da

solução reservada no procedimento C e adicionar 50 cm3 da solução de KNO3 (Vo);

f) Imergir os eletrodos na solução e anotar o potencial desenvolvido (Ei) após a

estabilização da leitura. Com o auxílio de uma bureta ou multibureta, adicionar

sucessivamente de 1 cm3 em 1 cm3 (Vi) da solução padrão 100 ppm em Cl- e anotar o valor do

potencial (Ei) e a somatória do volume (Vo + Vi) obtido após cada adição (mínimo de oito

adições);

40

g) Calcular para cada adição o potencial P, através da equação:

� = 10�� ⁄ (�� + ��) (3.2)

onde:

P é o potencial calculado, em milivolts;

Ei representa os potenciais obtidos após cada adição;

Vo é o volume inicial da amostra (amostra + KNO3), em cm3;

Vi é o volume da solução-padrão adicionado, em cm3;

S é o SLOPE, em milivolts.

h) Plotar em papel milimetrado ou em uma planilha eletrônica os valores

calculados P em relação ao volume de solução padrão adicionada. Prolongar a reta até que

esta intercepte o eixo horizontal e anotar o valor (L, em módulo). Calcular o teor de cloreto

conforme a equação a seguir e expressar o resultado aproximado ao milésimo:

# =0,01 ∙ $ ∙ �

% ∙ &

(3.3)

onde:

C é a concentração de cloretos, em porcentagem;

L é a leitura onde a reta intercepta o eixo horizontal, em módulo;

V é o volume do balão utilizado no ensaio, em dm3;

A é a alíquota da amostra utilizada na leitura, em dm3;

m é a massa da amostra, em g.

Salienta-se que o valor da concentração de cloretos, obtido através deste

procedimento, é dado em função da massa da amostra, portanto, massa de concreto. Como

citado no item 2.3.4, dos diversos valores existentes na literatura para o teor crítico da

concentração de cloretos, tem-se como um valor de consenso na maioria das normas o valor

de 0,4 % em relação à massa de cimento. Portanto foi realizada uma manipulação algébrica,

considerando a massa específica do concreto como sendo igual a 2300 kg/m3, o consumo de

cimento do respectivo traço, a massa da amostra de concreto e o teor de cloretos existente na

mesma para a obtenção do teor de cloretos em relação à massa de cimento.

Nas Figuras 3.11 a 3.16, estão representados os passos para a determinação do

teor de cloretos.

41

Figura 3.11: Pesagem de amostra extraída de um corpo-de-prova

Figura 3.12: Agitação após adição de água quente

Figura 3.13: Filtração da amostra para extração de cloretos solúveis

42

Figura 3.14: Acidificação com ácido nítrico

Figura 3.15: Preparação da solução para determinação do SLOPE

Figura 3.16: Leitura dos potenciais desenvolvidos (Ei) após cada adição de 1 cm3 da solução padrão 100 ppm de Cl-

4. APRESENTAÇÃO E DISCUSSÃO

Os resultados obtidos mostra

deposição de cloretos apresentam a influência típica das características do concreto

relacionadas ao transporte desses agentes no mesmo, como a relação a/c e o consumo de

cimento.

4.1 Concreto Classe C25

A Tabela 4.1 apresenta a porcentagem

massa de cimento das amostras

para o concreto de classe C25.

cloretos encontrada ao longo

Tabela 4.1: Concentração de cloretos

Profundidade (cm) Concentração de cloretos (% em relação à massa de cimento)

0,0 a 1,0 1,0 a 2,0 2,0 a 2,5 2,5 a 3,0

Figura 4.1: Perfil de penetração de cloretos

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

1,0 1,2

% Cl / massa de cimento

E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS

Os resultados obtidos mostram-se coerentes com o esperado. Os perfis da



Concreto Classe C25

4.1 apresenta a porcentagem de cloretos solúveis em água,

massa de cimento das amostras, determinada conforme o procedimento descrito no Anexo A

para o concreto de classe C25. A Figura 4.1 apresenta o gráfico dos perfis da concentração de

ao longo do concreto de cobrimento.

oncentração de cloretos, em relação à massa de cimento, ao longo da profundidade do cobrimento, por ciclo, para o concreto C25

Concentração de cloretos (% em relação à massa de cimento)

1º ciclo 2º ciclo 3º ciclo 4º ciclo

0,315 1,199 1,373 1,5660,058 0,274 0,504 0,4700,079 0,126 0,164 0,2570,073 0,072 0,109 0,187

: Perfil de penetração de cloretos livres para o concreto C25

1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6

Profundidade (cm)

25 MPa (a/c = 0,52)

1º ciclo

2º ciclo

3º ciclo

4º ciclo

5º ciclo

Ccr = 0,40%

43

se coerentes com o esperado. Os perfis da



em água, em relação à

conforme o procedimento descrito no Anexo A,

presenta o gráfico dos perfis da concentração de

da profundidade do cobrimento,

Concentração de cloretos (% em relação à massa de cimento)

ciclo 5ºciclo

1,566 1,719 0,470 0,736 0,257 0,272 0,187 0,175

livres para o concreto C25

2,8 3,0

1º ciclo

2º ciclo

3º ciclo

4º ciclo

5º ciclo

Ccr = 0,40%

44

Para o concreto de classe C25, moldado com relação a/c igual a 0,52, os

resultados obtidos comportam-se de maneira evidente, isto é, observa-se que o teor de cloretos

retidos aumenta com a sucessão da execução dos ciclos e diminui com o aumento da

profundidade.

A presença de resultados que contradizem a afirmação acima, como, por exemplo,

a concentração de cloretos obtida na profundidade de 2,0 cm, a qual, quando da realização do

4º ciclo de umedecimento e secagem, mostra-se inferior àquela determinada para a mesma

profundidade quando da realização do 3º ciclo, é um tipo de comportamento que é inerente à

própria execução do experimento. Este mesmo comportamento foi encontrado no experimento

de Kulakowski (1994), ao avaliar a eficiência de argamassa de traço 1:3 com adição de 10%

de sílica ativa, no de Cabral (2000), ao realizar ensaios em quatro argamassas de reparo, e no

trabalho de Guimarães et al. (2003), os quais analisaram a influência da distância em relação

ao mar sobre a intensidade de ataque de íons cloreto, em duas estruturas localizadas em zona

de névoa marinha.

A variação da quantidade de cloretos de um ciclo para outro se apresenta mais

significativa na profundidade de 1,0 cm. Após a realização do 5º ciclo, a concentração de

cloretos verificada para essa profundidade é cerca de 5,5 vezes maior que a concentração

obtida quando da realização do 1º ciclo. Na profundidade de 3,0 cm, que é o cobrimento

nominal proposto pela NBR 6118 para este concreto, o aumento da quantidade de cloretos,

entre o 1º e o 5º ciclo, é de 2,4 vezes. Para esta profundidade, o maior teor de cloretos livres

em relação à massa de cimento verificado é de 0,187%, no 4º ciclo, o qual caracteriza-se

como um valor inferior ao conteúdo limite para o concreto armado. Dessa forma afirma-se

que a condição de despassivação da armadura não foi atingida após a realização de cinco

ciclos do ensaio de penetração acelerada de cloretos.


A Tabela 4.2 e a Figura 4.2 apresentam, respectivamente, os valores da

concentração de cloretos solúveis, em relação à massa de cimento das amostras, e o perfil de

penetração dos mesmos para o concreto de classe C30.

Tabela 4.2: Concentração de cloretos, em relação à massa de cimento, ao longo da profundidade do cobrimento,

Profundidade (cm) Concentração

0,0 a 1,0 1,0 a 2,0 2,0 a 3,0 3,0 a 3,5 3,5 a 4,0

Figura 4.2: Perfil de penetração de cloretos livres para o concreto C30

Para o concreto de classe C30 a pe

comportamento semelhante ao apresentado pelo concreto de classe C25

a existência de algumas particularidades.

ataque por cloretos são observados nas profundidades superficiais

analisar os teores de cloretos obtidos

observa-se claramente a manifestação

de cloretos com o aumento dos ciclos e a diminuição do mesmo à medida que

profundidade.

Para o primeiro centímetro do cobrimento

do 1º ao 5º ciclo, é igual a 2 vezes.

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

1,0


oncentração de cloretos, em relação à massa de cimento, ao longo da profundidade do cobrimento, por ciclo, para o concreto C30

Concentração de cloretos (% em relação à massa de cimento

1º ciclo 2º ciclo 3º ciclo 4º ciclo

0,723 0,711 0,915 1,2290,084 0,166 0,175 0,5720,061 0,052 0,031 0,1030,066 0,042 0,049 0,0400,058 0,033 0,034 0,035


Para o concreto de classe C30 a penetração de clor

comportamento semelhante ao apresentado pelo concreto de classe C25

gumas particularidades. Os resultados mais representativos da frente de

observados nas profundidades superficiais de 1,0 cm e 2,0 cm.

os teores de cloretos obtidos nessas profundidades, após os cinco ciclos realizados

manifestação do comportamento esperado, que é o aumento do teor

de cloretos com o aumento dos ciclos e a diminuição do mesmo à medida que

eiro centímetro do cobrimento, o aumento do teor de cloreto

igual a 2 vezes. Para a profundidade de 2,0 cm, os valores da concentração

1,5 2,0 2,5 3,0 3,5

Profundidade (cm)

30 MPa (a/c = 0,51)

1º ciclo

2º ciclo

3º ciclo

4º ciclo

5º ciclo

Ccr = 0,40%

45

oncentração de cloretos, em relação à massa de cimento, ao longo da profundidade do cobrimento,

em relação à massa de cimento)

ciclo 5ºciclo

1,229 1,491 0,572 0,382 0,103 0,054 0,040 0,022 0,035 0,028


netração de cloretos apresenta um

comportamento semelhante ao apresentado pelo concreto de classe C25, devendo-se salientar

Os resultados mais representativos da frente de

de 1,0 cm e 2,0 cm. Ao se

nessas profundidades, após os cinco ciclos realizados,

do comportamento esperado, que é o aumento do teor

de cloretos com o aumento dos ciclos e a diminuição do mesmo à medida que se aumenta a

o aumento do teor de cloretos livres,

os valores da concentração

3,5 4,0

1º ciclo

2º ciclo

3º ciclo

4º ciclo

5º ciclo

Ccr = 0,40%

46

de cloretos obtidos são os seguintes: 0,08% no 1º ciclo, um pico de 0,57%, no 4º ciclo e, no 5º

e último ciclo realizado 0,38%.

Outro acontecimento observado é que, após a realização dos cinco ciclos, os

teores de cloretos livres, em relação à massa de cimento, nas profundidades de 3,0 cm, 3,5 cm

e 4,0 cm, ficam consideravelmente abaixo do valor crítico e a evolução da realização dos

ciclos não acarreta incrementos perceptíveis nos mesmos. Na verdade, os resultados obtidos

para essas profundidades indicam que não há frente de ataque por cloretos. Os valores da

contaminação por cloretos são tão pequenos que podem ser considerados desprezíveis, ou

seja, praticamente não há cloretos naquelas profundidades. As contradições observadas, como

o fato de se obter para uma mesma profundidade menores concentrações de cloretos com o

passar dos ciclos, podem ser atribuídas aos erros inerentes ao processo, como os erros do

operador durante o ensaio químico para a determinação do teor de cloretos da amostra.

Embora o concreto de classe C30 tenha sido dosado com praticamente a mesma

relação a/c do concreto de classe C25, e produzido sob as mesmas condições de mistura,

adensamento e cura, quando se compara os teores de cloretos obtidos nas profundidades de

1,0 cm, 2,0 cm e 3,0 cm do concreto C30 com os teores obtidos nas mesmas profundidades no

concreto C25, nota-se que a maioria dos teores observados naquele é inferior aos teores

observados neste. Tal fato pode ser atribuído ao consumo de cimento, que é maior no concreto

C30 (ver Tabela 3.8). Como citado no Item 2.3.1, o aluminato tricálcico (C3A) e o ferro-

aluminato tetracálcico (C4AF), presentes na composição química dos cimentos, combinam-se

com os cloretos livres, formando cloroaluminatos e, dessa forma, diminuindo o fluxo de

penetração de cloretos na solução aquosa dos poros do concreto. Logo, mais íons cloreto

ficam retidos quanto mais alto for o teor de C3A e C4AF do cimento, bem como quanto mais

alto o teor de cimento da mistura. Além disso, por apresentar maior resistência, o concreto de

30 MPa possivelmente apresenta menor porosidade e permeabilidade.


A Tabela 4.3 e a Figura 4.3 apresentam, respectivamente, os valores da

concentração de cloretos solúveis, em relação à massa de cimento das amostras, e o perfil de

penetração dos mesmos para o concreto de classe C40.

47

Tabela 4.3: Concentração de cloretos, em relação à massa de cimento, ao longo da profundidade do cobrimento, por ciclo, para o concreto C40

Profundidade (cm) Concentração de cloretos (% em relação à massa de cimento)

1º ciclo 2º ciclo 3º ciclo 4º ciclo 5ºciclo

0,0 a 1,0 0,558 0,612 0,943 1,168 1,219 1,0 a 2,0 0,066 0,115 0,220 0,339 0,469 2,0 a 3,0 0,023 0,039 0,057 0,053 0,112 3,0 a 4,0 0,042 0,030 0,020 0,057 0,054 4,0 a 4,5 0,085 0,029 0,047 0,060 0,081

4,5 a 5,0 0,070 0,033 0,043 0,068 0,048

Figura 4.3: Perfil de penetração de cloretos livres para o concreto C40

Para o concreto de classe C40, moldado com relação a/c igual a 0,42, os

resultados mais representativos são verificados nas profundidades de 1,0 cm e 2,0 cm, onde o

comportamento observado da penetração de cloretos trata-se do esperado. O aumento da

concentração de cloretos entre 1º e 5º ciclos é de aproximadamente 2 vezes no primeiro

centímetro e de 7 vezes no segundo centímetro.

A baixa porosidade desse concreto praticamente não permite o ingresso de

cloretos para as profundidades maiores que 2,0 cm após a execução dos ciclos de molhagem e

secagem. Observa-se que os valores da concentração de cloretos nas profundidades de 3,0 cm,

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0


Profundidade (cm)

40 MPa (a/c = 0,42)

1º ciclo

2º ciclo

3º ciclo

4º ciclo

5º ciclo

Ccr = 0,40%

48

4,0 cm e 5,0 cm ficam na segunda casa decimal, ou seja, são pequenos o suficiente para dar

subsídio à afirmação de que os cloretos não atingiram de forma alguma essas profundidades.

4.4 Comparação entre os concretos

A análise dos teores de cloretos livres retidos ao longo do concreto de cobrimento

dos corpos-de-prova, após a realização dos cinco ciclos de umedecimento com solução 3,5%

de NaCl e secagem em estufa a 50 °C, apresenta resultados satisfatórios. Verifica-se que para

profundidades superficiais, de 0,0 cm a 1,0 cm, a concentração de cloretos livres determinada

apresenta-se superior ao valor admitido pela NBR 7211 logo nos primeiros ciclos, para todas

as relações a/c. No entanto, quando se analisa a concentração de cloretos presente nas

profundidades de interesse, isto é, onde se localizam as armaduras (ver Tabela 3.9), nota-se

valores consideravelmente abaixo do teor crítico de cloretos livres em relação à massa de

cimento.

Quando as três classes de concreto são comparadas com relação à porosidade da

pasta de cimento percebe-se claramente o efeito benéfico da diminuição da relação a/c no

retardamento da difusão dos agentes agressivos. Esse comportamento pode ser verificado na

Tabela 4.4, que apresenta as concentrações de cloretos obtidas na profundidade de 1,0 cm dos

corpos-de-prova, e na Figura 4.4, que expões esses valores em forma de gráfico.

Tabela 4.4: Concentração de cloretos, em relação à massa de cimento, na profundidade de 1,0 cm dos corpos-de-prova

Concreto Concentração de cloretos (% em relação à massa de cimento)

1º ciclo 2º ciclo 3º ciclo 4º ciclo 5º ciclo

C25 0,315 1,199 1,373 1,566 1,719 C30 0,723 0,711 0,915 1,229 1,491

C40 0,558 0,612 0,943 1,168 1,219

49

Figura 4.4: Porcentagem de cloretos, em relação à massa de cimento, na profundidade de 1,0 cm dos corpos-de-

prova

Ao se analisar esses resultados (Tabela 4.4 e Figura 4.4), observa-se que quando a

relação a/c é diminuída, a concentração de cloretos também diminui, exceto pela comparação

entre os concretos no 1º ciclo. Os resultados do 4º ciclo mostram que a quantidade de cloretos

presente no concreto C40 é 5,0% inferior à quantidade no concreto C30 e 25,4% inferior à

concentração de cloretos encontrada no concreto C25. Ao se analisar o 5º ciclo a redução da

concentração de cloretos é de 18,3% na comparação do concreto C40 com o C30 e de 29,1%

entre C40 e C25.

Já a Tabela 4.5 expõe os valores das concentrações de cloretos livres

determinados para a profundidade de 3,0 cm dos corpos-de-prova.

Tabela 4.5: concentração de cloretos, em relação à massa de cimento, na profundidade de 3,0 cm dos corpos-de-prova

Concreto Concentração de cloretos (% em relação à massa de cimento)

1º ciclo 2º ciclo 3º ciclo 4º ciclo 5º ciclo

C25 0,073 0,072 0,109 0,187 0,175 C30 0,061 0,052 0,031 0,103 0,054

C40 0,023 0,039 0,057 0,053 0,112

Conforme os dados da Tabela 4.5, para o concreto C25, a concentração de

cloretos livres em relação à massa de cimento encontrada no 4º ciclo, na profundidade de 3,0

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

1 2 3 4 5


Ciclos

Quantidade de cloretos na profundidade de 1,0 cm

Concreto C25

Concreto C30

Concreto C40

Ccr = 0,40%

50

cm, ou seja, onde se encontra a armadura, é de 0,187%, quase a metade do valor limite de

0,4%, acima do qual a concentração de cloretos atinge a condição necessária para a

despassivação da barra de aço. Para a profundidade considerada, observa-se que o aumento da

concentração de cloretos comporta-se como o esperado, exceto no 5º ciclo, onde a quantidade

de cloretos foi menor que no 4º.

Como já comentado neste capítulo, a quantidade de ciclos de umedecimento e

secagem realizados é insuficiente para se obter uma conclusão satisfatória acerca do

comportamento da penetração dos cloretos nas profundidades maiores que 2,0 cm, nos

corpos-de-prova dos concretos C30 e C40. Os valores das concentrações de cloretos

encontrados na profundidade de 3,0 cm, como pode ser visto na Tabela 4.5, assim como para

as profundidades de 4,0 cm e 5,0 cm são tão pequenos que se considera que não há cloretos

nesta profundidade.

Para o concreto C25, os resultados obtidos com a realização dos ciclos

possibilitam a utilização da regressão linear para se estimar em qual ciclo do ensaio de

penetração acelerada de cloretos o valor crítico de 0,40%, na profundidade de 3,0 cm seria

alcançado. A função que representa o comportamento da reta é do tipo f(x) = ax + b, onde f(x)

é a concentração de cloretos presente na amostra, em relação à massa de cimento, e x

representa o número do ciclo de umedecimento de secagem.

Na Figura 4.5 é mostrada, por meio de diagrama de dispersão com linha de

tendência linear, a relação entre a concentração de cloretos determinada nas amostras e o

número do ciclo de umedecimento e secagem.

Figura 4.5: Relação entre a concentração de cloretos e o número do ciclo de umedecimento e secagem para o

concreto C25, na profundidade de 3,0 cm

y = 0,0319x + 0,0275R² = 0,8436

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0 1 2 3 4 5 6


Ciclos

25 MPa (c = 30mm)

51

Ao se utilizar o modelo de regressão linear para correlacionar a porcentagem de

cloretos nas amostras retiradas da profundidade de 3,0 cm do corpo-de-prova do concreto de

25 MPa, após a realização dos cinco ciclos, obtém-se um coeficiente de determinação R2 de

0,8436. Este valor significa que 84,36% da variabilidade em f(x) é explicada pela equação f(x)

= 0,0319x + 0,0275. Dessa forma, pela resolução da equação, estima-se que o teor crítico de

0,4% seria atingido quando da realização do 12º ciclo.

Para efetuar uma análise semelhante para os concretos de 30 MPa e 40 MPa,

deve-se proceder à realização de mais ciclos de umedecimento e secagem até que se atinjam

valores significativos da concentração de cloretos nas profundidades das armaduras.

52

5. CONCLUSÕES

5.1 Considerações finais

Diante dos resultados obtidos no ensaio de penetração acelerada de cloretos, com

a realização de cinco ciclos de umedecimento e secagem, conclui-se que a quantidade de

ciclos de umedecimento e secagem executada não é suficiente para contemplar o fim do

período de iniciação da corrosão, isto é, os cloretos não chegam a atravessar o cobrimento e

atingir a quantidade suficiente para despassivar a armadura, em nenhum dos concretos

avaliados.

Conforme os resultados verificados para a profundidade de 1,0 cm, pode-se

concluir que:

− houve redução de, em média, 27% da penetração de cloretos no concreto de

resistência característica à compressão (fck) igual a 30 MPa, em relação ao concreto de 25

MPa;

− houve redução de, em média, 34% da penetração de cloretos no concreto de 40

MPa, em relação ao concreto de 25 MPa;



Conforme os resultados verificados para a profundidade de 2,0 cm, pode-se

concluir que:







Por meio da realização do ensaio de penetração de cloretos é possível verificar

efetivamente a influência da relação a/c na qualidade do concreto, isto é, na sua

permeabilidade ao ingresso de agentes agressivos.

53

Pode-se afirmar que o método de penetração de cloretos empregado é satisfatório

para avaliar qualitativamente o desempenho das classes de concreto caracterizadas pela NBR

8953 (ABNT, 2009), através de comparações, além de proporcionar uma vantagem, que é a

de oferecer respostas rápidas. Entretanto o ensaio de penetração de cloretos realizado constitui

um método de penetração acelerada e, portanto, não retrata de maneira fiel as condições de

exposição a ambientes agressivos às quais as estruturas de concreto armado estão submetidas.

As análises realizadas servem para avaliar o material apenas de forma qualitativa. Para se

modelar como se dá o comportamento da penetração de cloretos em função do tempo nessas

estruturas, de forma a se analisar a real capacidade de proteção que o concreto de cobrimento

oferece à armadura, deve-se proceder à realização de ensaios não acelerados, isto é, ensaios de

difusão pura ou absorção.

Cabe salientar que com os resultados dos ensaios acelerados e dos ensaios naturais

(não acelerados) é possível a determinação de um coeficiente (k) que pode simplificar a

previsão do comportamento de determinada classe de concreto frente à ação dos cloretos, em

determinado local.

5.2 Sugestões para trabalhos futuros

A seguir são apresentadas algumas sugestões para que haja a continuidade do

estudo sobre o assunto aqui abordado:

• Submeter os concretos analisados a mais ciclos do ensaio de penetração

acelerada de cloretos, até que se atinja o valor limite desses agentes agressivos nas

profundidades de localização das armaduras;

• Submeter esses concretos a ensaios de penetração de cloretos não acelerados,

ou seja, que empregue um método de difusão pura, em regiões com potencial para lançamento

de empreendimentos imobiliários;

• Comparar os resultados obtidos nos ensaios acelerados e não acelerados.

54

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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