Capítulo 7 Efeitos Da Ação Do Meio Ambiente Sobre as Estruturas de Concreto

5/26/2018 Cap tulo 7 Efeitos Da A o Do Meio Ambiente Sobre as Estruturas de Concreto

1/21

EFEITOS DA AO DO MEIO AMBIENTE

SOBRE AS ESTRUTURAS DE CONCRETO

Disciplina: Patologias das

ConstruesCaptulo 7

1


2/21

Conceitos diversos

Vida til de uma estrutura est diretamenteligada sua durabilidade.

Durabilidade consiste na capacidade doselementos estruturais em resistir s agresses domeio ambiente em que esto inseridos.

As aes ambientais sobre um elementoestrutural dependem de forma complexa dosdiversos fatores que podem se interagir, ligadostanto ao macroclima como s condiesmicroclimticas locais que a prpria estrutura deconcreto pode criar.

2


3/21

Classificao Bertolini dos tipos das condiesmicroclimticas que a estrutura de concreto pode criar

ou ser exposta

Condies de concreto seco: o ambiente no agressivo, pois tanto a corrosodas armaduras como os fenmenos de degradao do concreto requerem a presenade umidade para poder manifestar efeitos significativos;

Condies de total e permanente saturao do concreto: nesta situao, oambiente no agressivo quanto corroso das armaduras, j que o oxignio no pode

chegar sua superfcie. Entretanto, concreto pode ser submetido ao do gelo-degeloou das substncias que atacam a matriz do cimento ( ex: sulfatos);

Condies de umidade intermediria do concreto: os elementos estruturaispodem ser submetidos tanto corroso quanto degradao direta do concreto. Emgeral, os efeitos da degradao aumentam quando a temperatura sobe e quando crescea umidade do concreto (apenas na corroso, sendo que efeitos voltam a diminuir na

saturao graas a reduzida difuso do O2 e CO2 atravs dos poros saturados de gua. Condies em que o concreto sofre ciclos de molhagem e secagem: as mais crticas para corroso, permitem tanto gua com sais dissolvidos como substncias

no estado gasoso ( como o O2 e CO2).

3


4/21

Classificao Helene considerando interaes domacroclima ligadas aos tipos de atmosferas em que se

localiza a estrutura Atmosfera rural: regies ao ar livre, baixo teor de poluentes(atmosfera

pura);fraca agresso s armaduras; Atmosfera urbana: regies ao ar livre atmosferas das cidades contm

impurezas em forma de enxofre (SO2), fuligem cida, CO2,H2S, etc..Umidade relativa de 75% crtica.

Atmosfera marinha: regies ao ar livre, sobre o mar e perto da costa; podeconter maiores propores de cloretos e sulfatos que so extremamenteagressivos s estruturas de concreto.

Atmosfera industrial: regies ao livre em locais contaminados por gases ecinzas, sendo os mais frequentes e agressivos o H2S, SO2 e NOx,; acelerammais de 60 vezes em relao atmosfera rural. A umidade do ar danosa.

Atmosfera viciada: regies em locais fechados com baixa taxa derenovao de ar. Intensificao da concentrao e at gerao de gasesagressivos s armaduras. Exemplos, so o H2S, SO4 (coletores de esgotos)

NBR 6118, Tabela 4.1. Classes de agressividade ambiental I, II, III e IV.

4


5/21

Durabilidade das Estruturas

Depende das caractersticas do concreto;

Espessura e Qualidade do recobrimento daarmadura.

Ver Tabela 4.2 (correspondncia entre a classede agressividade ambiental e a qualidade do

concreto) e 4.3 (correspondncia entre aclasse de agressividade ambiental e ocobrimento nominal) da NBR 6118/2003.

5


6/21

Efeitos relacionados s causasqumicas

Qualquer ambiente que possa levar reduo daalcalinidade da soluo dos poros consideradoagressivo, pois levar desestabilizao dos produtos

de hidratao dos materiais cimentcios.

Os ataques qumicos podem tambm se manifestaratravs de efeitos fsicos nocivos, como aumento daporosidade e permeabilidade, diminuio daresistncia, fissurao e lascamento.

6


7/21

AO DA GUA DO MAR

Complexidade de efeitos nas estruturas deconcreto armado;

Nocividade na durabilidade das armaduras poraumentar a possibilidade de corroso, tambmpodendo agir de forma direta sobre o concreto,causando simultaneamente processos qumicos efsicos tais como: ataque qumico por parte dossais dissolvidos, como cloretos e sulfatos,

dilatao causada pela cristalizao dos sais nosporos, eroso superficial,provocada pelas ondasou mar, entre outros.

7


8/21

AO DA GUA DO MAR

A maioria das guas do mar apresenta composio qumica uniforme comconcentrao em torno de 3,5% de sais solveis em sua massa.

A atmosfera marinha contm cloretos de sdio e de magnsio, tanto naforma de cristais como em forma de gotculas de gua salgada.

Atmosfera pode tambm conter sulfatos que tambm so agressivos aos

produtos de hidratao do cimento. O pH da gua do mar varia entre 7,5 e 8,4 com o valor mdio de equilbrio

com o CO2 atmosfrico de 8,2. Entretanto, dependendo da regio e sobcondies martimas com aglomeraes urbanas, industriais, podemapresentar concentraes elevadas de CO2.

OS PRODUTOS DA CORROSO (FERRUGEM) DERIVADOS DA OXIDAODO AO PODEM SER ACOMPANHADOS DEUM AUMENTO DE VOLUME DAORDEM DE 600% EM RELAO AO METAL ORIGINAL.

VELOCIDADE NA ATMOSFERA MARINHA PODE SER DA ORDEM DE 30 A40 VEZES MAIOR QUE OCORRE EM ATMOSFERA RURAL (PURA0

8


9/21

AO DOS SAIS BASE DE CLORETO

Podem ser encontrados em diversas formas:- ons cloretos presentes em agregados extrados de regies que no passadoforam marinhas, gua contaminada, salmoura industriais, aditivosaceleradores de pega e endurecimento que contenham CaCl2, regiescontaminadas por poluentes industriais ou limpeza de pisos e fachadas comcido muritico (HCl comercial).

A presena do on cloreto em estrutura de concreto uma das principaiscausas da corroso das armaduras, pois esse on age tanto na fase de iniciaocom o rompimento do filme passivador como na acelerao da propagao doprocesso corrosivo.Mesmo em condies de pH extremamente elevado, os ons cloretos socapazes de despassivar a armadura.

No concreto,o cloreto pode se apresentar em trs formas: 1) quimicamenteligado ao C3A formando cloroaluminato de clcio; adsorvido fisicamente nasuperfcie dos poros e sob a forma de ons livres na soluo contida nos poros.OS CLORETOS LIVRES SO OS QUE, EFETIVAMENTE, POTENCIALIZAM OPROCESSO CORROSIVO.

9


10/21

AODOS SAIS BASE DE CLORETO

A sensibilidade dos concretos ao dos sais base de cloreto est ligada,sobretudo, presena do hidrxido de clcio e dos aluminatos de clciohidratado.

Os tipos de cimento mais apropriados para as estruturas de concretosusceptveis ao desses ons so os que contm escria de alto forno e

pozolanas, j que h menos hidrxido de clcio nos produtos de hidrataodesses cimentos.

A porosidade e a permeabilidade apresentam uma parcela relevante nafacilidade de penetrao dos cloretos.

O teor limite de cloreto para ruptura do filme passivador pode varia entre

0,6 a 0,9 kg de Cl/m3 de concreto ou 0,4% em peso de cloreto total /kg decimento. A corroso por pite. Alm do Cl_ podem tambm acelerar: S; CO2; NO2; H2S, NH4; So2; fuligem,

entre outros.

10


11/21

AO DA GUA DO MAR

Teores mdios do Oceano Atlntico

11

Tabela 4.4 Concentrao dos principais ons presentes no mar

ons Teores mdios

Sulfatos 2.800 mg/l

Cloreto 20.000 mg/l

Magnsio 1.400 mg/l

Sdio 11.000 mg/l


12/21

AODO DIXIDO DE CARBONO

Alcalinidade obtida pelos compostos alcalinos hidratados e hidrxido declcio liberados das reaes de hidratao do cimento.

O CO2 penetra nos poros do concreto, dilui-se naUMIDADE presente na

estrutura e forma o composto chamado cido carbnico (HCO3). Essecomposto reage com alguns componentes da pasta de cimento hidratadae reduz o pH.

Helene, 0,03% a 0,06% para atmosferas rurais; 0,10% a 1,20% em locais de

trfego pesado e ambientes viciados, como garagens, pode chegar a 1,8%.

Processo corrosivo generalizado.

12


13/21

ATAQUE CIDO

Outras solues cidas tambm provocam efeitos similares ao concreto earmaduras.

Essas solues cidas podem ser encontradas em guas contaminadascom dejetos industriais, ou at mesmo na prpria atmosfera industrial quecontm os gases nocivos ao concreto, em presena de umidade.

Solues cidas encontradas em ambiente industrial: Efluentes da indstria qumica: cido clordrico, sulfrico ou ntrico.

Produtos alimentcios: cido actico, frmico ou ltico;

Indstria de fertilizantes e na agricultura: solues de cloreto de amnia esulfato de amnia;

cido carbnico(H2CO3) est presente em refrigerantes e guas naturaiscom alta concentrao de CO2 e na amostra industrial proveniente daqueima dos combustveis (renovveis ou no) durante os processosindustriais.

13


14/21

ATAQUE POR SULFATOS

Os ons sulfatos presentes em guas contaminadas penetram no concretogerando produtos expansivos.

Podem ser encontrados em solos e guas tanto industriais como naturais.

O ataque dos sulfatos ocorre em trs fases na estrutura de concreto:

- na penetrao dos ons sulfato na matriz do cimento;

- na reao dos sulfatos com o hidrxido de clcio, formando gesso (ou gipsita,CaSO4sH2O)

- na reao do gesso com os aluminatos, resultando em compostosexpansivos, como a etringita (3Cao.Al2O3.3CaSO4.32H20)

O sulfato de magnsio tem efeito mais agravante do que os demais sulfatos;

Emprego de cimento pozolnico, baixo fator a/c, cimento com baixo teor dealumina (C3A) e C4AF (ferroaluminato tetraclcico)

Os efeitos so de expanso com consequente fissurao bem como perda demassa devido perda da coeso dos produtos de hidratao do cimento.

14


15/21

REAO LCALIS-AGREGADO (RAA)

Ocorre entre os lcalis (Na2O e K2O) e ons hidroxilas presentes na pastade cimento e certo minerais reativos no agregado (algumas formas deslica amorfa e de natureza dolomtica) gerando produtos expansivos quedegradam o concreto.

Para o desenvolvimento da RAA necessrio ambiente propcio deumidade, alem de caractersticas especficas de agregados e cimentos.

O gel slico-alcalino formado pela reao em torno do agregado, entra emcontato com a gua e expande-se pela absoro, por osmose, de umagrande quantidade de gua.

A estrutura deve estar sob exposio contnua umidade relativa de, nomnimo de 80%.

Fissuras mapeadas.

15


16/21

HIDRLISE DOS COMPONENTES DAPASTA DE CIMENTO

As chamadas gua puraproveniente da condensao daneblina ou do vapor de gua e agua mole, derivada dachuva ou da neve e do gelo derretidos, contm pouco ounenhum on de clcio e magnsio. Em contato com a pastade cimento Portland elas tendem a hidrolisar ou dissolver

os compostos base de clcio. O hidrxido de clcio umdos constituintes da pasta de cimento com maiorsusceptibilidade hidrolise devido solubilidade alta nagua. O processo de hidrlise continua at que a maiorparte do hidrxido de clcio tenha sido lixiviada.

O produto lixiviado pela hidrlise do hidrxido de clcio emcontato com o CO2 do ar formam as esflorescncias.

16


17/21

EFEITOS RELACIONADAS S CAUSASFSICAS

Podem ser o desgaste superficial e a fissurao.

O primeiro devido: perda de massa do concreto pela abraso,eroso ou cavitao.

A fissurao devido gradientes de temperatura e umidade,carregamento estrutural, cristalizao de sais nos porosexposio temperaturas extremas (gelo e fogo).

O efeito da temperatura pode causar condensao nassuperfcies expostas e atuar como catalisador ou aceleradorde todo o processo qumico de degradao estrutural.

17


18/21

AO DO FOGO

Pode se manifestar tanto diretamente sobre o concreto, como sobre as armaduras deao.

O concreto pouco reage ao fogo nas temperaturas em que ocorre a maior parte dossinistros, apresenta uma baixa condutividade trmica e no emite gases txicos quandoexposto a altas temperaturas.

Quando submetido a temperaturas da ordem de 700 a 800C capaz de conservar

resistncia mecnica suficiente por perodos relativamente longo (comparado ao ao)permitindo a reduo do risco de colapso estrutural durante o resgate.

A resistncia mecnica decresce com o aumento da temperatura. A NBR 15200/2012estabelece fatores de reduo para determinao da resistncia mecnica residual. Ex:a 500 C com agregado silicoso apresenta 60% da original.

Resistncia residual crtica do ao quando atingem temperaturas superiores a 500 C

Durante o incndio o concreto muda de cor: rosa quando 300 a 600C; cinza at 900C emarrom temperaturas superiores.

Durante o aquecimento acima dos 300 C, a pasta de cimento sofre uma contraoenquanto os agregados se expandem.

18


19/21

CRISTALIZAO DE SAIS NOS POROS

Verifica-se o umedecimento da estrutura comsoluo salina (sulfato de sdio e carbonato desdio), seguida da evaporao da gua e depsito de

sais nos poros. O efeito pode se manifestar em estruturas sujeitas

ao da mar, muros de arrimo ou lajes de concretopermevel em que um lado est em contato com

uma soluo de sais e o outro sujeito perda deumidade por evaporao.

19


20/21

ABRASO E EROSO

Abraso devido ao atrito seco (desgaste em pisos epavimentos).

Eroso desgaste por ao abrasiva de fluidos contendopartculas slidas em suspenso (vertedouros, tubulao deconcreto de gua e esgoto)

A taxa de eroso depende da porosidade ou da resistenciaalm de dureza, velocidade, etc..

Cavitao (formao de bolhas de vapor que provocammudanas de direo de guas correntes).

Diferena entre eroso e cavitao : eroso tem desgasteuniforme na superfcie devido slidos em suspenso; acavitao a superfcie se apresenta irregular e corroda.

20


21/21

CONCLUSES FINAIS

O conhecimento dos efeitos da ao do meio ambiente e datemperatura sobre as estruturas imprescindvel para aadequada avaliao do desempenho e previso da vida tilestabelecida no projeto.

A especificao dos cimentos, agregados e demaisconstituintes do concreto, bem como o cuidado nas etapas deproduo e at o planejamento da manuteno deve ser

balizado nesse conhecimento, pois a durabilidade estinexoravelmente vinculada s condies do meio ambienteno qual ela foi inserida.

21

Capítulo 7 Efeitos Da Ação Do Meio Ambiente Sobre as Estruturas de Concreto

Documents

Transcript of Capítulo 7 Efeitos Da Ação Do Meio Ambiente Sobre as Estruturas de Concreto