Estudo de corrosão em estruturas de concreto Adriana de Araujo

Laboratório de Corrosão e Proteção

Rio de Janeiro -

REUNIÃO DO GRUPO DE GESTÃO E CONTROLE DA CORROSÃO DO E&P PETROBRAS - EDITA

Rio de Janeiro, 27/28 de novembro de 2013

CONTEÚDO

A corrosão nas estruturas de concreto

Principais fatores desencadeadores da corrosão:

Exemplos e

estudo de casos

tratamento superficial do concreto;

revestimento da armadura ou uso de aços especiais;

Inibidores de corrosão;

proteção catódica.

Principais técnicas de proteção das estruturas:

degradação do concreto por processo físico-mecânico;

degradação do concreto por processo físico-químico.

Monitoramento das estruturas: sensores de embutimento no concreto de cobrimento da armadura.

Nas estruturas de concreto, a corrosão é uma ameaça silenciosa! ...geralmente é detectada somente com o aparecimento de anomalias na superfície do concreto!

Os principais fatores desencadeadores da corrosão, seriam a falta de manutenções periódicas e a não adoção de técnicas adequadas de avaliação e de proteção contra corrosão.

Elevado do Joá – RJ

Manutenção somente após um grande período sem intervenções com a estrutura já em estado crítico de deterioração! Custo estimado de R$ 70 milhões!

"O viaduto está sob ataque de corrosão generalizada. Mesmo com os reparos que estão sendo feitos, vai haver necessidade de intervenção no futuro"

Eduardo Batista, professor da Coppe/UFRJ (04/2013)

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

Ponte dos remédios - SP

15 % causas não identificadas

58 %

corrosão de armaduras 14 %

problemas estruturais

4 %

detalhes construtivos

MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS NAS ESTRUTURAS DE RECIFE:

(ANDRADE; DAL MOLIN, 1997)

Dentre as manifestações patológicas que mais atingem as estruturas

de concreto, pesquisadores apontam que no mínimo 30 % delas

estão relacionadas com a corrosão das armaduras!

Em ambientes de forte agressividade, é ainda maior!

9 %

outras manifestações

No caso das estruturas de concreto, os custos econômicos associados a sua recuperação são também bastante significativos!

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

(abraco.org.br)

Adotando-se práticas adequadas para o controle da corrosão, podem ser economizados cerca de 30 % deste valor!

US$ 5 bilhões!

Como referência, cita-se que em cinco anos (2006 a 2011) foram gastos cerca de R$ 120 milhões em serviços de reparos, manutenção e reforço estrutural de somente 27 obras de arte da cidade de SP. (metalica.com.br)

CONTEÚDO

Principais fatores desencadeadores da corrosão:

tratamento superficial do concreto;

revestimento da armadura ou aços especiais;

Inibidores de corrosão;

proteção catódica.

Técnicas de proteção das estruturas:

degradação do concreto por processo físico-mecânico;

degradação do concreto por processo físico-químico.

Monitoramento das estruturas: sensores de embutimento no concreto de cobrimento da armadura.

Fissuração Desagregação

abrasão erosão cavitação mudanças de volume

(retração e mov. higrotérmica), cargas estruturais

(flexão, torção e cisalhamento)

Degradação do concreto por processo

físico - mecânico

AGENTES:

gases, líquidos e

partículas

AGENTES:

variações térmicas e de

umidade

sobrecarga e vibrações

A corrosão é resultante da degradação do concreto de cobrimento....

Independente da origem, abertura e quantidade, a

fissura facilita o ingresso, no concreto de cobrimento

da armadura, de agentes desencadeadores da

corrosão!

Corrosão severa: formação de uma

macrocélula de corrosão na área do concreto

fissurado

Fissuração

Desagregação

AGENTES:

dióxido de carbono (CO2)

Líquidos (águas moles e ácidas)

Concreto

degradação por processo físico - químico

Carbonatação reações com

componentes da pasta de cimento

Lixiviação ação extrativa de

componentes da pasta de cimento e dos agregados

Disgregação reações envolvendo

formação de produtos expansivos

diminuição

da resistência

perda da integridade

aumento da

porosidade eflorescência

diminuição da resistência

AGENTES:

sulfatos (SO42-)

Reação álcali-agregados

Redução do pH

Nesta condição, há a formação de um filme protetor de óxidos na superfície das armaduras (resistente e aderente), que impede o desencadeamento da corrosão (armaduras passivadas).

A portlandita (com contribuição dos álcalis dissolvidos na água

dos poros), confere uma elevada alcalinidade ao concreto (pH ≥ 12).

Carbonatação:

A penetração do CO2 nos poros e capilares do concreto desencadeia uma reação química com compostos do cimento, reduzindo o pH do meio (frente de carbonatação). Como consequência... há dissolução do filme protetor da armadura (corrosão).

filme

protetor

H2O

Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O

Carbonatação: Carbonato de

cálcio Hidróxido de

cálcio

LIXIVIAÇÃO

EFLORESCÊNCIA

LIXIVIAÇÃO

LIXIVIAÇÃO

EFLORESCÊNCIA

EFLORESCÊNCIA

Disgregação: fissuração e

desplacamento

Mancha de oxidação: lixiviação dos

produtos de corrosão

Exposição da armadura (perda da seção e

da aderência)

AGENTES AGRESSIVOS:

CO2

(frente de carbonatação)

íons cloreto (Cl-)

Corrosão

dissolução do filme

protetor

Quebra localizada do

filme protetor

Com a despassivação da armadura, um processo corrosivo pode ser estabelecido, sendo visualizadas as seguintes anomalias:

ÍONS CLORETO (Cl-)

Mesmo em concreto com pH da ordem de 12, os íons

danificam localmente a camada passivamente (filme

protetor), ocasionando corrosão.

Todos os fatores que favorecem o ingresso de

água, favorecem também o ingresso do cloreto.

Teor crítico de cloreto para início da corrosão

(ABNT NBR 12655, 2006):

• concreto armado: 0,15 %,

• concreto protendido: 0,05 %

Presença: ambiente marinho e industrial, aditivos e sal

de degelo.

Y

A) Penetração de agentes B) Fissuração devida às forças

agressivos por difusão, de expansão dos produtos de

absorção ou permeabilidade corrosão

C) Lascamento do concreto e D) Lascamento acentuado

corrosão acentuada e redução significativa da

seção de armadura

Y

A) Penetração de agentes B) Fissuração devida às forças

agressivos por difusão, de expansão dos produtos de

absorção ou permeabilidade corrosão

C) Lascamento do concreto e D) Lascamento acentuado

corrosão acentuada e redução significativa da

seção de armadura

EVOLUÇÃO DA CORROSÃO

Volume dos produtos de corrosão

MANCHAS DE CORROSÃO

ARMADURA EXPOSTA E COM PERDA DE SEÇÃO

CORROSÃO SEVERA

CORROSÃO EM ÁREA FISSURADA

CORROSÃO EM ÁREA FISSURADA

DISGREGAÇÃO COM ARMAÇÃO E CABOS

DE PROTENSÃO EXPOSTOS C/ CORROSÃO

CONTEÚDO

revestimento da armadura ou aços especiais;

Inibidores de corrosão;

proteção catódica.

Técnicas de proteção das estruturas:

Monitoramento das estruturas: sensores de embutimento no concreto de cobrimento da armadura.

tratamento superficial do concreto;

Vida útil é o período de tempo no qual a estrutura é capaz de desempenhar as

funções, sem a necessidades de intervenções não previstas (CEB/FIP, 1990).

Durabilidade é a capacidade do concreto de manter-se em condições plenas e de

resistir às influências ambientais previstas em projetos (NBR 6118, 2003).

O Brasil é um país tropical com uma vasta faixa litorânea: muitas edificações estão sujeitas a ambientes agressivos.

A presença de patologias eleva o ingresso de agentes agressivos no concreto, acelerando a degradação da estrutura e elevando os custos de sua manutenção. Com o avanço da degradação, há diminuição da vida útil* e comprometimento da integridade da estrutura!

É comum a realização de manutenção inadequada (especificação, execução e fiscalização) e a ocorrência de acidentes e sobrecargas que resultam no aparecimento de patologias prematuras!

Por que garantir e aumentar a durabilidade?

Altos custos de investimento na construção e de mobilização de equipe.

Grande impacto social e ambiental (na construção e na demolição).

DURABILIDADE DAS

ESTRUTURAS

USO

MEIO AMBIENTE

CIRCUNDANTE QUALIDADE DO

CONCRETO EXECUTADO

MANUTENÇÃO

Importância da preservação da aparência da estrutura

para a imagem da cidade/empresa.

Responsabilidade técnica permanente dos

construtores e proprietários.

Destaca-se que.... a garantia da qualidade do concreto é dependente de diversos fatores: projeto, execução, cura, transporte e manutenção.

Durabilidade e literatura

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

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

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

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

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

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

Técnicas de proteção e recuperação das estruturas

Impedir ingresso dos agentes que determinam ou aceleram a corrosão: adequado para concretos não

contaminados ou pouco contaminados. Para concretos contaminados, estende a vida por alguns anos:

Classe 1 Tratamento da superfície do concreto

Proteção catódica

Reparo (retirada do concreto danificado e reconstrução)

Realcalinização ou extração de cloretos

Alterar o meio junto às armaduras

Classe 2 NACE RP 0390

Técnicas de proteção e recuperação das estruturas

NACE RP 0187

Seleção de materiais:

o uso de aços mais resistentes, como os aços inoxidáveis.

Tratamento do concreto:

substituição do concreto deteriorado/contaminado por outro com características melhores (a/c, espessura de cobrimento,

propriedades), uso de inibidores de corrosão, realcalinização e extração de cloretos do concreto e/ou tratar a superfície.

Tratamento do aço:

aplicar revestimento orgânico ou metálico.

Técnicas eletroquímica:

proteção catódica (corrente impressa ou anodos de

sacrifício), realcalinização e extração de cloretos.

REVESTIMENTO SUPERFICIAL DO CONCRETO

uma das maneiras mais práticas e econômicas de garantir e/ou aumentar a durabilidade das estruturas de concreto.

Estruturas íntegras (preventiva): minimizar o ingresso de agentes agressivos e da água. Princípio 1 (PI) da EN 1504-9

Estruturas deterioradas (conservação): controlar o ingresso da água, aumento da resistividade. Princípios 2 (MC) e 8 (IR) da EN 1504-9

.....além disto, os revestimentos devem ser duráveis e compatíveis com as condições de serviço (NACE SP0187)

Dentre os produtos, destacam-se (ISO 1504-2):

Restringe a penetração da água (< porosidade) e aumenta dureza superficial. Forma filme não uniforme.

Restringe a penetração da água líquida, permitindo a liberação de seus vapores. Não forma filme.

Restringe a penetração de água, cloretos e gases. Forma filme uniforme.

O atendimento a essas exigências deve ser verificado por meio da avaliação das propriedades do revestimento, específicas para cada

caso.

Impregnação hidrofóbica

Impregnação

Revestimentos

Propriedades Aplicação e valores limites

Impregnantes hidrofóbicos (H) e não hidrofóbicos (I) e

Revestimento por pintura (P) Permeabilidade à água líquida, absorção capilar (W)

H, I e P: W 0,1 kg.m-2. h-0,5 (EN 1062-3)

Permeabilidade ao vapor de água (SD,)

I e P: Classe I: SD < 5 mm, Classe II: ≤ 5 mm SD ≤ 50 mm e Classe III: SD > 50 mm (EN ISO 7783- 1 e 2)

Permeabilidade ao dióxido de carbono (SD,)

P: SD > 50 m (EN 1062-6)

Envelhecimento artificial (em câmara de intemperismo)

P: ausência de bolhas, fissuração e delaminação após 2000 horas de exposição (EN 1062-11)

Aderência ao substrato úmido (resistência a tração, pull off)

P: ausência de bolhas, fissuração e delaminação após carga e resistência ao arrancamento:

≥ 0,8 N/mm2 (elástico) e ≥ 1,0 N/mm2 (rígidos) (EN 13578)

Critérios da ISO1504-2:

REVESTIMENTO SUPERFICIAL DO CONCRETO

Mercado brasileiro

Não há normalização nacional e nem laboratórios que realizem os ensaios correntemente, adaptando critérios existentes ao padrão brasileiro

Necessidade de estudo de avalição de produtos e proposição de procedimentos de ensaios/normalização e estudos de desenvolvimento de produtos com uso de novas tecnologias (ex. autolimpante)!

Poucos boletins técnicos de produtos informam o atendimento a critérios de desempenho contra a corrosão

O LCP tem uma série de estudos de revestimento orgânicos para substrato metálico, no entanto, para concreto os estudos ainda são restritos. Isso devido ao desconhecimento no mercado da necessidade da aplicação de critérios rígidos de seleção dos produtos.

Caracterização;

Potencial de corrosão;

Resistência de polarização; e

Taxa de corrosão.

Ensaios LCP:

Avaliação do desempenho de um verniz acrílico e um

verniz poliuretano antipichação como revestimentos de

proteção superficial do concreto contra a ação deletéria

do dióxido de carbono e de íons cloreto.

Estudo de caso

Estudo de caso

Píer Novo

Píer Velho

Base de tanques

Edifício Garagem na Faria Lima - SP

Banco

Viaduto do Chá - SP

CONTEÚDO

Inibidores de corrosão;

proteção catódica.

Técnicas de proteção das estruturas:

Monitoramento das estruturas: sensores de embutimento no concreto de cobrimento da armadura.

revestimento da armadura ou aços especiais;

A proteção superficial é feita por pintura epoxídica da armadura ou

por zincagem, ou ainda, as duas em sistema dúplex.

A epoxídica é uma pintura eletrostática que atua como

barreira de proteção ao ingresso da H2O, Cl- , O2 (NACE SP0187).

• Defeito < 1 % da área a cada 0,3 m

• Permite reparo com tinta epoxídica

• Espessura:

175 µm a 300 µm (Ø ≤10 mm) e, 175 µm a 400 µm (até Ø ≤ 58 mm).

ASTM A775:

Holden Beach Bridge – Calolina do Norte

No LCP, há somente um

estudo de revisão

bibliográfica (2004).

Woodrow Wilson - Virgínea

A zincagem do aço é feita por imersão a quente.

O zinco atua como proteção galvânica do aço. A sua taxa de consumo é em função da estrutura da camada, como

também, do teor de íons cloreto e do pH do concreto.

Classe I Ø =10 mm 915 g/m2 130 µm

Ø ≥13 mm 1070 g/m2 150 µm

Classe II Ø ≥10 mm 610 g/m2 85 µm

ASTM A A767:

• defeito < 1 % da área a cada 0,3 m;

• permite reparo dos defeitos com tintas ricas em zinco;

• cromatização recomendada.

o zinco é anfótero: – meio muito alcalino – meio muito ácido

Ataque severo

pH 9 a 12,5 Barreira protetora

Adequado para

concreto

carbonatado

Concreto com Cl-

> Tcrít Cl- e VFe -corr = (4 a 5) x VZn -corr

Adequado para

concreto com Cl-

Zn/concreto novo: ataque pronunciado do zinco e formação de hidroxizincita de

caráter protetor.

Zn + 2H20 Zn(OH)2 + H2

2Zn(OH)2 + 2H20 + Ca(OH)2 Ca(Zn(OH3)2.2H20

Consumo de ~10 µm de Zn

Bolhas de hidrogênio na interface

Há restrições!

Caleta Lo Rojas, Coronel

Central Colbún - Puerto de Coronel Piscicultura Los Fiordos - Agrosuper

Estudo de caso

Estudo em conjuntos habitacionais: inspeções em campo e ensaios em laboratório para avaliação da passivação e da taxa de corrosão do aço-carbono zincado em água de poro de concreto convencional e com ar incorporado.

Exame visual

Potencial de corrosão

Resistência de polarização e taxa

de corrosão

Ensaios:

Revestimento por eletrodeposição

(processo também conhecido como eletrogalvanização)

PSOC

Ecorr > -600 mV (ECS)

AC1

icorr ≤ 1.4 µA/cm2

PSAC2

icorr ≤ 0.8 µA/cm2

PSAC1 Icorr ≤ 3.7 µA/cm2

PSAC2 icorr ≤ 2.1 µA/cm2

PSOC icorr ≤ 0.3 µA/cm2

10 1

Processo de

despassivação

Corrosão

AC2 AC1 OC

pH ~ 12.2

AC2 AC1 OC

pH ~ 11.5

Passivação

Passivação

Revestimento por imersão a quente

Estudo de caso

Uma das primeiras referências de obra

A utilização de aços inoxidáveis, especialmente do Lean dúplex (baixos teores de níquel e molibdênio) vem crescendo gradualmente em obras

públicas e privadas de grande porte e outras de valor histórico e de elevada responsabilidade técnica.

O aço inoxidável tem resistência elevada à corrosão, sendo utilizado

no exterior em estruturas que requerem vida útil ≥ 100 anos.

BS 6744

O seu uso limita-se às armaduras superficiais e às armaduras de regiões críticas, podendo ser associado ao projeto de estruturas mais esbeltas (menor espessura de concreto de cobrimento da armadura).

Píer Progreso, Yucatán (austenítico AISI 304)

Tanque nuclear - França

Haynes Slough, Oregon

(inoxidável dúplex UNS S32205)

REVESTIMENTO DA ARMADURA e AÇO INOXIDÁVEL

Mercado brasileiro

Há necessidade urgente de estudos do desempenho de armaduras zincadas, considerado a composição química do vergalhões e do cimentos brasileiros e as condições climáticas do nosso país.

Não há normalização nacional e nem laboratórios que realizem os ensaios de desempenho correntemente. As informações disponíveis de desempenho são de estudos no exterior.

FBE/aço inoxidável: não há mercado desenvolvido no Brasil, embora Gerdau produza armaduras com FBE nos USA.

Zinco: revestimento adotada no exterior e, recentemente, introduzido no Brasil. O revestimento do aço é obtido por processo de imersão a quente e, também, por eletrodeposição. Ambos os processos seguem padrão de revestimentos de aço para exposição atmosférica.

Galvanização Pintura Aço inox

Aderência ao aço-carbono JJJJ JJJ _

Aderência ao concreto JJJJ JJJ JJJ

Resistência à corrosão JJJ JJJ JJJJ

Resistência química JJJ JJ JJJJ

Resistência à abrasão JJJJ JJ JJJJ

Resistência ao impacto JJJ JJJ JJJJ

Resistência aos íons cloreto JJ JJJ JJJJ

Resistência aos raios ultravioleta e a umidade JJJJ JJJ JJJJ

Resistência à carbonatação JJJ JJJ JJJJ

Proteção catódica JJJ JJ _

Proteção por barreira JJJJ JJJJ _

J JJ JJJ JJJJ

Inexistente/Muito Pouca Baixo Regular Elevado

Item Revestimento

Zincagem

Galvanização Pintura Aço inox

Reação química c/ o cimento LLL L L

Alterações no projeto estrutural convencional LL LLL LL

Dificuldade de manuseio na obra (dobrar, transportar

e armazenar) LL LLLL L

Geração de falhas no manuseio LL LLLL _

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

na obra LL LLL _Diminuição de desempenho em função de falhas

remanescentes LL LLL _

Custo adicional ao de fabricação do aço LL LLL LLLL

Custo adicional ao do aço-carbono LL LLL LLLL

Elevação do custo adicional ao da obra

convencional LL LLL LLLL

Necessidade de pré-tratamento do aço para receber

o revestimento L LL _

Necessidade de tratamento após revestimento LL L _

L LL LLL LLLL

Inexistente/Muito Pouca Baixa Regular Elevada

RevestimentoItem

Zincagem

Avaliação de diferentes tipos de aços inoxidáveis com enfoque na influência do molibdênio na resistência à corrosão por pite em concreto contaminado com íons cloreto e carbonatado.

Exame visual

Potencial de corrosão

Levantamento das

curvas de polarização

Ensaios

Estudo de caso

A ocorrência de corrosão preferencial nas frestas formadas entre a resina e as pastilhas dos aços inoxidáveis e no fio de cobre impossibilitou a sua avaliação quanto à resistência à corrosão por pite.

A avaliação da corrosão em fresta possibilitou verificar uma tendência de maior resistência à corrosão dos aços com adição de Mo. Esta tendência era maior para os aços dúplex com 3 % de Mo, em relação aos austeníticos e aos ferríticos.

Aços inoxidáveis ferríticos Aços inoxidáveis austenítico

CONTEÚDO

Inibidores de corrosão;

Técnicas de proteção das estruturas:

Monitoramento das estruturas: sensores de embutimento no concreto de cobrimento da armadura.

proteção catódica.

Inibidores são substâncias que se adicionadas ao concreto diminuem a velocidade de corrosão sem causar grandes modificações

ao mesmo.

INIBIDORES NA SUPERFÍCIE DO CONCRETO:

Usado na forma líquida aplicada sobre a superfície do concreto endurecido. Atravessa a camada de cobrimento por difusão líquida e gasosa. • mono-flúor fosfato de sódio; • aminas, amino-álcool ou amino-carboxilato; • Silano organo-funcional base flúor.

INIBIDORES NA MASSA DE CONCRETO OU ARGAMASSA DE REPARO:

Adicionados, na forma líquida ou em pó, no concreto ou na argamassa. • nitrito de cálcio; • benzoato de sódio e cromatos • aminas, amino-álcool ou amino-carboxilato.

INIBIDORES

Mercado brasileiro

Há carência de estudos amplos do desempenho de inibidores, especialmente dos de novas tecnologias (ex. aplicados na superfície do concreto)

Não há normalização nacional e nem laboratórios que realizem os ensaios de desempenho correntemente. A maioria das informações disponíveis de desempenho são de estudos no exterior.

Estudo de caso

Associa o hidrofugante com amina.

silano:

ligação química que evita a lixiviação de inibidor;

restringe o ingresso de água contaminada com

íons cloreto.

Silano organo-funcional

SP348 – KM 062+695 N

Graute condutivo e concreto padrão

Determinação do perfil de penetração do inibido

Solução saturada de Ca(OH)2

Velocidade de difusão de inibidores (VCI) no concreto

• CorroLogic 690 (Cortec)

• Zerust Zerion C-711 (Zerust)

Inibidor

Amônia

Determinação da

presença amônia

(eletrodo Orion 95-12)

Estudo de caso

CONTEÚDO

Técnicas de proteção das estruturas:

Monitoramento das estruturas: sensores de embutimento no concreto de cobrimento da armadura.

proteção catódica.

PROTEÇÃO CATÓDICA É reconhecida como a técnica que melhor pode proteger, a longo prazo,

as estruturas de concreto contra a corrosão.

Princípio: estabelecer um fluxo de corrente que torna o aço-carbono catodicamente protegido.

Corrente impressa: o fluxo de corrente de proteção é fornecido por uma fonte externa permanente de energia elétrica (retificador). Neste sistema, adotam-se anodos inertes (na superfície do concreto), como tinta ou revestimento cimentício com carbono, revestimento metálico, malhas e fitas de titânio revestido (metal nobre).

Anodo de sacrifício: o fluxo de corrente de proteção é fornecido por anodos consumíveis (na massa ou na superfície do concreto). Neste sistema, adotam-se anodos consumíveis, como revestimento, chapa, malha e pastilhas de zinco.

2H+ + 2e- H2

Classicamente, a proteção catódica leva o potencial da interface aço/meio ao domínio de imunidade do ferro/água do ou a um potencial muito próximo a este domínio. Em estruturas de concreto, este conceito

pode ser aplicado somente as estruturas submersas ou enterradas

Em estruturas atmosféricas, o conceito é diferenciado...

Diagrama de Pourbaix do ferro/água

Em estruturas atmosféricas, aplica-se o critério de 100 mV de

decaimento!

Curva típica de decaimento de potencial após o

desligamento da corrente de proteção

Há um grande impacto das reações anódicas e catódicas no concreto!

Acidificação

Alcalinização

CORRENTE IMPRESSA

FITAS ZINCO

CORRENTE IMPRESSA

FIBRA DE VIDRO e

ZINCO

ZINCO TERMO-SPRAY

GALVASHIELD XP

Postergar o aparecimentos de regiões anódicas em estruturas submetidas ao ataque de cloretos.

Fios para a conexão elétrica

Pastilha de zinco

Argamassa especial alta condutividade iônica (porosa).

Compatibilidade eletroquímica: a armadura fica embutida parte no material de reparo e parte no concreto antigo o que pode gerar o surgimento

de uma pilha de corrosão

Estudo de caso

CONTEÚDO

Monitoramento das estruturas: sensores de embutimento no concreto de cobrimento da armadura.

O monitoramento das estruturas de concreto possibilita que o risco de corrosão das armaduras seja estimado ao longo dos anos de

sua utilização.

Sabendo-se o risco, medidas de prevenção da ocorrência da corrosão ou de seu controle podem ser definidas corretamente.

Vantagens do uso de sensores: • permitem o melhor conhecimento dos mecanismos de deterioração; • Obtenção de modelos matemáticos bastante seguros para a previsão de

vida útil da estrutura; • otimização e melhor planejamento das intervenções de inspeção e de

reparo da estrutura; • avaliação de diferentes cenários, por exemplo, mudança do sistema de

tratamento superficial, troca de material ou interrupção da proteção catódica.

A maioria dos sensores disponíveis no mercado internacional

fundamenta-se no monitoramento da variação da corrente

galvânica entre barras de aço-carbono (anodo) e uma barra de

metal mais nobre (catodo) embutidas no concreto.

Sensor galvânico tipo escada

barras de aço-carbono - ANODO

embutidas em diferentes profundidades

do concreto de cobrimento da armadura

Barra de metal nobre - CATODO

embutida próximo das barras de aço-

carbono

Obras

novas!

Terminal de medição, instalado

na superfície do concreto

Barras de metal nobre -

CATODO

Avaliação do risco de corrosão

conforme ocorre a despassivação

gradativa das barras do aço-carbono

(anodo)

CO2 Cl- O2

Superfície do concreto

Armadura

Anodo (barras de aço-carbono do

sensor)

H2O

Catodo

Penetração de agentes

agressivos no concreto de

cobrimento da armadura

Co

nc

reto

de

co

bri

me

nto

da

arm

ad

ura

Monitoramento do perfil de umidade do concreto de

cobrimento da armadura

Sensor de umidade

Anéis de aço-

inoxidável

Resistividade

entre 2 aneis

adjacentes

Anéis de vedação

Avaliação do risco de

corrosão pela variação do

Perfil de umidade

Perfil de umidade elevado, menor deve ser o ingresso de gases e maior

deve ser o ingresso de íons cloreto no concreto

Perfil de umidade muito elevado ou baixo, menor deve ser a taxa de

corrosão

Obras

novas!

eletrodo de

temperatura (embutido)

Guard-rings (p/ confinamento da corrente)

Concreto

Contato elétrico

c/ armadura

Contra eletrodo - CE

Monitoramento do risco de corrosão pela avaliação da

taxa instantânea de corrosão da armadura

Eletrodo de referência -

ER (Mn/MnO2)

Eletrodo de trabalho armadura

Supe

rfíc

ie d

o c

oncre

to

Sen

so

r

Técnica de resistência de polarização - 3

eletrodos

terminal de aquisição e armazenamento dos

dados

barra de aço inoxidável

MONITORAMENTO

Mercado brasileiro

Os sensores são pouco conhecidos e utilizados. Esse fato está relacionado com a restrição de tecnologia nacional e de pessoal qualificado. Isso abre um novo campo de investigação muito promissor!

Acredita-se que há um mercado crescente, tendo-se no futuro próximo cada vez mais sensores de melhor relação custo/benefício, o que facilitará a monitoração permanente das estruturas de concreto.

Proteção catódica de estruturas de concreto = Cathodic protection for concrete structures. Revista IBRACON de Estruturas e Materiais- RIEM, v. 6, n. 2, p. 178-193, apr., 2013

Carbonated and chloride contaminated concrete structure: the role of molybdenum in corrosion of stainless steel reinforcement. Corrosão e Protecção de Materiais, v. 32, n. 1, p.42-49, 2013. 8p

Monitoramento da corrosão em estruturas de concreto: sensor galvânico. Téchne, v.21, Ed.194, p.62-66, maio, 2013. 5p.

Monitoramento da corrosão em estruturas de concreto: sensor de umidade, de taxa de corrosão e de fibra óptica. Téchne, v.21, Ed.195, p.62-65, jun., 2013. 4p.

Monitoramento da corrosão em estruturas de concreto com uso de sensores. In: CONFERÊNCIA SOBRE TECNOLOGIA DE EQUIPAMENTOS, 12., 2013, Porto de Galinhas. Anais... 15p. (Artigo 338).

Resistividade elétrica do concreto. Téchne, v.21, Ed.200, p.62-65, nov., 2013. 5p.

Leia mais:

Behavior of carbon steel in simulated concrete pore solutions of air-entrained and conventional concrete. In: EUROPEAN CORROSION CONGRESS, 2012. (resumo 1176).

The effect of molybdenum on the corrosion performance of stainless steel in chloride-contaminated and carbonated concrete. In: EUROPEAN CORROSION CONGRESS, 2012, Istambul., 2012. 17p (Artigo 1177).

Estudos da influência do molibdênio na resistência à corrosão de aços inoxidáveis ferríticos, austeníticos e dúplex em solução simulada de água de poro e em concreto. INTERCORR 2012, 32, 2012. (artigo 093).

Galvanização e pintura epoxídica de armaduras de estruturas de concreto como proteção adicional contra a sua corrosão. In CONFERÊNCIA SOBRE TECNOLOGIA DE EQUIPAMENTOS, COTEQ, 11, 2011,

Extensão da vida útil das estruturas de concreto armado com uso de armaduras zincadas. Téchne, v.19, n.170, p.72-76, maio, 2011. 5p.

Proteção de estruturas de concreto. congresso brasileiro do concreto, CBC2010, 52, 2010, Fortaleza. Anais... Fortaleza: IBRACON, 2010. 16 p. (Artigo 0257)

Leia mais:

contatos:

Neusvaldo Lira de Almeida

nesval@ipt.br