Intercorr2014 303 Corrosão de armadura de estruturas de concreto leve com ar incorporado

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  • Corroso de armadura de estruturas de concreto leve com ar incorporado

    Adriana de Araujo; Zehbour Panossian, Mrian Cruxn B. de Oliveira, David R. das Neves Filho, Alberto D. Siqueira Junior Mestre,

  • Recentemente no Brasil, o concreto com ar incorporado tem sido usado em paredes estruturais de conjuntos habitacionais

    (Projeto Minha Casa Minha Vida)

    Uma das maiores Unidades, 18 mil unidades

  • OBS.: ACI concrete terminology: o aditivo incorporador de ar causa o desenvolvimento de bolhas de ar que melhoram a trabalhabilidade do concreto e aumentam a sua resistncia ao congelamento.

    Concreto: Nas paredes estruturais dos conjuntos habitacionais, o aditivo usado para melhorar o conforto acstico e, principalmente, o conforto trmico.

    Armadura: tela e trelias de ao-carbono sem revestimento. Atualmente ao-carbono revestido (zincado)

    Estocagem a cu aberto

  • Atmosfera urbana;

    Edificadas por diferentes construtores (menos de 3 anos).

    Exame visual (concreto e armadura) Medida do potencial de corroso e

    resistividade eltrica

    Espessura efetiva do concreto de cobrimento

    Perfil de penetrao de cloretos

    Frente de carbonatao

    Casas de diferentes conjuntos foram inspecionadas, em

    Ensaios realizados durante a inspeo das estruturas das unidades:

  • Teor de cloretos insignificante

    Porosidade

    Segregao Variao do concreto de cobrimento

    Resumo dos resultados das inspees:

    Frente de carbonatao elevada (Em alguns casos, atingindo a

    armadura)

    Manchas indicativas de corroso da armadura (Em

    alguns caso com acmulo de produtos de corroso)

    As manchas estavam presentes em

    concreto ntegro e

    carbonatado!

  • reas dispersas

    Arame

    Corroso de armadura embutida em concreto ntegro: Manchas indicativas de corroso foram visualizadas em reas

    dispersas da superfcie do ao, algumas vezes somente em regio de arame de amarrao e de sobreposio de barras.

  • Potencial: Ecorr: mais positivo do que -250 mV e gradiente menor do que 200 mV;

    GONZLEZ et al. (2004): a baixa umidificao do concreto pode prejudicar a medida da potencial de corroso. Os resultados dessa medida so mais representativos quando a resistividade do concreto baixa (

  • Alta concentrao de bolhas de ar, visveis a olho desarmado

    Soylev, T.A.; Francois, R. (2003): a porosidade e a variao da densidade do concreto pode propiciar a corroso prematura da armadura devido ausncia da proteo fsica e qumica da camada de compostos de cimento hidratado. Jingak, N. et al (2005): a corroso inicia-se, preferencialmente, em vazios presentes a longo da interfase concreto/ao-carbono. Glass, G.K. et al (2000): a ausncia de CA(HO2) em vazios de ar incorporado o fator desencadear de processo de corroso no local, na presena de ons cloreto. Page, C. L. (1975): locais de maior heterogeneidade na zona de transio concreto/ao-carbono pode influenciar o processo de corroso na presena de agentes agressivos. Lambert et al (1991): defeitos na interfase quebram a integridade da camada de produtos de cimento hidratado.

    Interface concreto/ao

    Matriz do concreto

    As bolhas de ar prejudicam a formao de filme passivante e limita a presena de compostos alcalinos na superfcie do ao.

    Isso prejudica a passivao e/ou a manuteno deste

    estado, podendo assim um processo corrosivo prematura

    ser estabelecido!

  • Desenho esquemtico da corroso generalizada no ao-carbono exposto ao vazio, tendo-se avano da frente de carbonatao na regio

  • Desenho esquemtico da corroso no ao-carbono em fresta formada no permetro do vazio corroso por aerao diferencial

  • O presente estudo teve o objetivo de complementar os resultados em campo:

    caracterizao do concreto com ar incorporado;

    avaliao do comportamento do ao-carbono com e sem revestimento emerso em soluo de representativa de poros de concreto com ar incorporado e concreto tradicional.

  • Determinao da resistncia compresso e MAV e clculo da concentrao e do dimetro das bolhas de ar incorporadas nos concretos AC1 e AC2 - anlise petrogrfica (ASTM C856) e anlise microscpica (MEV). Ensaio eletroqumico de avaliao do comportamento do ao-carbono sem e com revestimento (zincado) em soluo de gua de poros dos concretos AC1 e AC2 e de concreto convencional (OC3).

    2 concretos de ar incorporado - AC1 e AC2

    Metodologia

  • 2 diferentes condies:

    jateada (BS), Zincada e cromatizada (GS).

    Fio de cobre

    Pintura epxi nas extremidades

    Anel plstico ao centro da rea exposta do ao-carbono 3.6 mm):

    1 barra com anel e 3 barras livres

    Arranjo experimental

    Metodologia

  • potenciostato (Solartron); 3 eletrodos, usando ER de calomelano (ECS); equao de Stern-Geary; compensao de IR drop;

    Aps 1 dia e 10 dias de imerso nas solues (AC1e AC2 e OC) foi determinado o potencial de corroso (Ecorr) e determinada automaticamente a taxa instantnea de

    corroso (icorr). Ao final foi feito exame visual da superfcie do metal.

  • Materiais AC1 AC2

    Quant. Caractersticas Quant. Caractersticas

    Forn

    eci

    do

    gua 185 l a/C 0.66 185 l a/C 0.71

    Aditivo 0.5 l Sabo de breu, 0.18 % em

    relao massa de cimento 0.5 l

    Sabo de breu, 0.19 % em relao massa de cimento

    Agregados finos 943 kg - 839 kg -

    Agregados grados 725 kg - 796 kg -

    Cimento 280 kg CP IV 32 260 kg CP II E 40

    Fibra 0.3 kg Fibra de polipropileno 0.2 kg Fibra de polipropileno

    Det

    erm

    inad

    o

    Resistncia a compresso 6.5 MPa 6.2 MPa

    Volume de poros 37.5 % 36.8 %

    Densidade 1730 kg/m 1650 kg/m

    Absoro de gua 22.7 % 22.4 %

    A anlise da especificao dos concretos e de suas caractersticas apontaram a sua baixa qualidade, no atendendo critrios estabelecidos na normalizao brasileira e as usualmente verificadas para concreto convencional.

    A baixa qualidade dos concretos com ar incorporado justifica o baixo o desempenho verificado em campo!

  • Alta presena de bolhas de ar com variao significativa de tamanho e distribuio;

    Proximidade entre bolhas, algumas comunicantes;

    Tendncia de concentrao de bolhas no entorno de agregados, para o AC2.

    Concreto convencional - OC AC2 AC1

    A baixa qualidade dos concretos com ar incorporado foi confirmada pela

    anlise da microestrutura do concreto!

    20 % 35 %

    40 to 60 m

    10 %

    Concentrao de bolhas - 18 % Concentrao de bolhas - 4.5 % Concentrao de bolhas - 17 %

    OC AR1 AR 2

    120 to 140 m

    Concentrao em relao ao volume total de bolhas

    D

    met

    ro d

    as b

    olh

    as

  • AC1 AC2

  • Em ambas as solues o pH era similar e a concentrao de ons cloreto no era significativa.

    Soluo Calcio (Ca2+) Inorganic compounds (mg/l) pH Temperature (oC) Choreto

    (Cl-) Sulfato (SO4

    2-) Initial Final Initial Final

    PSAC1 0.21 0.01 4.5 0.2 12.0 1.0 12.4 11.7 23 23 PSAC2 0.11 0.01 6.7 0.4 5.9 0.2 12.2 11.7 22 19

    PSOC 0.25 0.01 2.4 0,2 25.7 0.6 12.2 11.7 21 21

    A anlise microscpica (MEV) da superfcie do ao-carbono mostrou a presena de irregularidade da camada do revestimento de zinco e a presena de bolhas.

  • aaaaaaaaaaaaa

    Ba

    rra

    s ja

    tea

    da

    s PSAC1, PSAC2 e PSOC

    A maioria dos valores de Ecorr permaneceu mais positivo do que -300 mV, com exceo de BS2 e BS4 na soluo AC2

    AST

    M C

    87

    6 (

    20

    09

    )

    PSAC1 icorr 0.15 A/cm

    2

    PSAC2 icorr 0.10 A/cm

    2

    PSOC icorr 0.11 A/cm

    2

    PSAC1 icorr 0.11 A/cm

    2

    PSAC2 icorr 0.24 A/cm

    2

    PSOC icorr 0.25 A/cm

    2

    BS2

    BS4

    10 1

    BS2 29 A/cm2

  • Todas as barras apresentaram pontos

    de corroso sob a pintura e sob o anel.

    PSAC1

    PSAC2

    BS2 e BS4 apresentaram corroso na rea livre de ensaio (como foi indicado

    pelos valores de Ecorr ) BS1 e BS3 apresentaram

    corroso sob pintura.

    BS2 BS4

    BS2 Ecorr max.: -498 mVSCE

    BS4 Ecorr max.: -329 mVSCE

    BS4 BS2

    BS2 Ecorr max.: -282 mVSCE

    BS4 Ecorr max.: -211 mVSCE

    PSOC

    Somente BS4 apresentou corroso (sob pintura e anel)

    BS4 Ecorr max.: -202 mVSCE

    BS4

  • aaaaaaaaaaaaa

    Os valores de Ecorr foram os mais

    negativos indicando processo de

    passivao no meio

    Os valores de Ecorr permaneceram mais positivos do que -600 mV

    PSAC1 icorr 1.4 A/cm

    2

    PSAC2 icorr 0.8 A/cm

    2

    PSAC1 Icorr 3.7 A/cm

    2

    PSAC2 icorr 2.1 A/cm

    2

    PSOC icorr 0.3 A/cm

    2

    10 1

    PSAC1 e PSAC2

    Os valores de Ecorr apresentaram tendncia de queda (processo de despassivao)

    PSOC

    Barras zincadas

  • aaaaaaaaaaaaa

    -1200

    -1100

    -1000

    -900

    -800

    -700

    -600

    -500

    -400

    -300

    -200

    0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

    Tempo (dias)

    PSAC1 PSAC2 PSOC3

    1 dia corroso localizada (pontos pretos e bolhas na superfcie)

    e a tendncia de sua despassivao nas solues de concreto com ar incorporado (PSAC1 e PSAC2).

    Foi confirmada a tendncia de passivao do revestimento em concreto convencional (PSOC).

    16 days

    2 h

    PSAC2 PSAC1 PSAC2 PSAC1

    PSOC PSOC

    1 dia corroso localizada (pontos pretos e bolhas na

    superfcie)

    pH ~ 12.2 pH ~ 11.5

    1o dias acumulo de produtos de corroso de cor

    branca)

    A anlise microscpica mostrou a formao de cristais na superfcie das

    barras zincadas imersas na soluo de concreto convencional (PSOC), os

    quais so indicativos de sua passivao.

  • Este trabalho mostra que a passivao e a corroso de armaduras de ao-carbono so fenmenos bastante complexos em meio heterogneo como o concreto, podendo haver diferenas significativas de comportamento de armaduras em concreto leve com ar incorporado em relao s usualmente verificadas para o concreto convencional. Com base nos resultados obtidos e na experincia das autores, conclui-se que importante a conduo de estudos detalhados das propriedades do concreto leve e de seu desempenho e, tambm, do uso de revestimento de zinco. Dentre os resultados obtidos, destaca-se o exame visual de armaduras recm-expostas de paredes estruturais de concreto leve. Esse exame evidenciou claramente a corroso prematura da armadura. Indcios de corroso foram detectados em armadura embutida em concreto carbonatado e, tambm, em concreto ntegro. No concreto ntegro, manchas indicativas de corroso foram visualizadas em regies de sobreposio dos fios da tela da armadura e de fixao de amarraes e, muitas vezes, em regies aleatrias ao longo da superfcie da armadura.

    CONCLUSES

  • Os ensaios de caracterizao foram adequados para complementar avaliao em campo. Os concretos de ar incorporado apresentaram resistncia compresso bem inferior ao mnimo exigido para o concreto convencional. Alm disto, constatou-se uma elevada presena de bolhas de ar, inclusive na interface armadura/concreto. Tais caractersticas foram consideradas decorrentes da elevada incorporao de ar no concreto e da alta relao a/c. A alta porosidade dos concretos leves estudados, associada ao uso de armaduras previamente corrodas, justifica os indcios de corroso constatados na sua superfcie. Os locais de falha (nos vazios) de seu contato com a pasta de cimento so propcios corroso prematura. A corroso em regies de concentrao de vazios pode ser desencadeada pela formao de clulas oclusas e pelo ingresso facilitado no local de agentes agressivos e do oxignio.

    CONCLUSES

  • [email protected]

    Obrigada pela ateno!!!!