MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO CIVIL III DURABILIDADE ... · •Pontos principais de um projeto de...

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Universidade Federal do Paraná Departamento de Construção Civil Materiais de Construção Civil III 10/08/2015 Material Profª. Heloisa Fuganti Campos 1 UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO DE CONSTRUÇÃO CIVIL MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO CIVIL III MATERIAIS E TÉCNICAS PARA REPARO DE ESTRUTURAS DE CONCRETO – PARTE 2 Profª.: MSc. : Heloisa Fuganti Campos 2 MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS DURABILIDADE Vida útil NBR 15575 SUSTENTABILIDADE INTRODUÇÃO 3 INTRODUÇÃO CONCRETO: MATERIAL + UTILIZADO EM CONSTRUÇÕES MATERIAL INSTÁVEL AO LONGO DO TEMPO DETERIORAÇÃO REPAROS RECUPERAÇÃO REFORÇO 4 INTRODUÇÃO Alemanha - 2004: 90 bilhões de euros com manutenção e reparo de estruturas de concreto armado; Gastos com reparos e manutenção: 15% do total gasto pela indústria da construção civil; Itália: Parcela dos gastos com manutenção e reparo chega a 57%. FONTE: GROCHOSKI e HELENE, 2008. CUSTOS DIRETO + SOCIAIS + INDIRETOS 5 INTRODUÇÃO Desempenho insatisfatório: Recuperar, reforçar, limitar seu uso ou ainda, no caso mais extremo, demolir; Pontos principais de um projeto de recuperação: Avaliação das condições da estrutura existente a ser reparada, as soluções cabíveis e proteções adicionais. Ponto de vista: Técnico; Econômico; Socioambientais. http://techne.pini.com.br/ INTERVENÇÕES 6 INTRODUÇÃO SOUZA e RIPPER,1998.

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Universidade Federal do Paraná

Departamento de Construção Civil

Materiais de Construção Civil III

10/08/2015

Material Profª. Heloisa Fuganti Campos 1

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO DE CONSTRUÇÃO CIVIL

MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO

CIVIL III

MATERIAIS E TÉCNICAS PARA REPARO DE ESTRUTURAS DE CONCRETO – PARTE 2

Profª.: MSc. : Heloisa Fuganti Campos

2

MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS

DURABILIDADE

Vida útil

NBR 15575

SUSTENTABILIDADE

INTRODUÇÃO

3

INTRODUÇÃO

CONCRETO:

MATERIAL +

UTILIZADO EM

CONSTRUÇÕES

MATERIAL

INSTÁVEL AO

LONGO DO TEMPO

DETERIORAÇÃO

REPAROS

RECUPERAÇÃO

REFORÇO

4

INTRODUÇÃO

• Alemanha - 2004: ≈ 90 bilhões de euros com manutenção e

reparo de estruturas de concreto armado;

• Gastos com reparos e manutenção: 15% do total gasto pela

indústria da construção civil;

• Itália: Parcela dos gastos com manutenção e reparo chega

a 57%.

FONTE: GROCHOSKI e HELENE, 2008.

CUSTOS DIRETO + SOCIAIS + INDIRETOS

5

INTRODUÇÃO

• Desempenho insatisfatório: Recuperar,

reforçar, limitar seu uso ou ainda, no

caso mais extremo, demolir;

• Pontos principais de um projeto de

recuperação: Avaliação das condições

da estrutura existente a ser reparada,

as soluções cabíveis e proteções

adicionais.

Ponto de vista:

Técnico;

Econômico;

Socioambientais.

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INTERVENÇÕES

6

INTRODUÇÃO

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998.

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INTRODUÇÃO

ANTES DA RECUPERAÇÃO/REFORÇO DA ESTRUTURA

• Trabalho extensivo de investigação, buscando-se a

“memória” da obra Projetos iniciais, plantas, memórias de

cálculo, especificações de materiais e resistências, dentre

outros documento;

• Se existentes, poderão ser conferidos durante vistoria local.

Caso contrário, deverá ser providenciado levantamento

detalhado da estrutura.

FONTE: TIMERMANN, 2011.

8

INTRODUÇÃO

Serviços de reabilitação: Implementação de uma

série de procedimentos necessários à restituição dos

requisitos de segurança estrutural e de durabilidade

originalmente previstos para essas estruturas e/ou

adequar estruturas a novos requisitos estruturais.

FONTE: TIMERMANN, 2011.

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INTRODUÇÃO

• Necessidades:

Vistoria completa nas estruturas – registro de anomalias;

Coleta de dados de campo e de ensaios em laboratório;

Formulação de um diagnóstico e prognóstico.

DIAGNÓSTICO: ORIGEM DO

PROBLEMA

PROGNÓSTICO: CONSEQUENTE

EVOLUÇÃO

FONTE: TIMERMANN, 2011.

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INTRODUÇÃO

Os processos de deterioração de estruturas podem

ser divididos em dois grupos:

Causas intrínsecas Origem nos materiais, nos

elementos estruturais e por ações externas;

Causas extrínsecas Origem no comportamento

estrutural.

Ex.: Deflexão excessiva de um elemento estrutural.

FONTE: TIMERMANN, 2011.

11

INTRODUÇÃO

• Atuações emergenciais:

Risco de colapso total ou parcial da estrutura elevado;

Medidas de proteção devem ser tomadas rapidamente

de forma a evitar a ruína desta, ou ainda, acidentes de

maiores proporções.

TIPOS DE ATUAÇÕES

FONTE: GROCHOSKI e HELENE, 2008.

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INTRODUÇÃO

• Atuações de prevenção e/ou proteção:

Grau de deterioração baixo;

Atuar de maneira preventiva, protegendo a estrutura

com a o ingresso de contaminantes e, assim, reduzindo

a velocidade de degradação da mesma.

TIPOS DE ATUAÇÕES

FONTE: GROCHOSKI e HELENE, 2008.

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INTRODUÇÃO

• Reparos:

Intervenção superficial;

Solução de pequenos problemas ou defeitos.

TIPOS DE ATUAÇÕES

FONTE: GROCHOSKI e HELENE, 2008.

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INTRODUÇÃO

• Reforços:

Existe um erro de projeto, e/ou execução na estrutura

que não atende as solicitações de carregamento para a

qual fora executada, ou quando se pretende alterar o

uso previsto em projeto;

A capacidade portante é aumentada.

TIPOS DE ATUAÇÕES

FONTE: GROCHOSKI e HELENE, 2008.

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INTRODUÇÃO

• Substituição da estrutura:

Custo da intervenção na estrutura é tão elevado e/ou a

sua importância econômico-social é baixa, que a melhor

alternativa pode ser a substituição da mesma, ou de

parte desta.

TIPOS DE ATUAÇÕES

FONTE: GROCHOSKI e HELENE, 2008.

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CLASSIFICAÇÃO

1. Polimento;

2. Reparos superficiais Argamassa/Concreto/Graute;

3. Tratamento de fissuras;

4. Reforços de Estruturas de Concreto;

5. Proteções superficiais de Estruturas de Concreto;

6. Reparo em estruturas de concreto com corrosão de

armaduras:

• Tradicionais/Localizados;

• Nova geração: Proteção catódica, extração de cloretos e

realcalinização.

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POLIMENTO

• Técnica muito utilizada nos casos que a superfície

de concreto se apresenta inaceitavelmente áspera!

• Causas:

• Deficiências executivas Dosagens inadequadas,

uso de formas brutas ou áspera, vibração

inadequada, etc.

• Desgaste da superfície pelas intempéries.

FONTE: TIMERMANN, 2011.

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POLIMENTO

• Polimento: Reconstituir a superfície de concreto à

sua textura original, lisa e sem partículas soltas

Manualmente: Ação energética de pedras de polir

apropriadas;

Mecanicamente: Lixadeiras portáteis, ou em grandes

estruturas – máquinas de polir.

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POLIMENTO

• Polimento exige pleno conhecimento de utilização de

equipamentos apropriados e mão de obra especializada.

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REPAROS SUPERFICIAS

• Para aplicação de materiais com a função de recompor a

seção original do concreto Preparação da superfície:

Remover camada superficial do concreto deteriorado;

Garantir aderência entre o material novo e o antigo.

PREPARAÇÃO DA SUPERFÍCIE

FONTE: TIMERMANN, 2011.

21

1. Suporte provisório – Analisar necessidade

PREPARAÇÃO DA SUPERFÍCIE

REPAROS SUPERFICIAS

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REPAROS SUPERFICIAS

2. Detectar área a ser reparada – Teste de percussão/exame

visual

PREPARAÇÃO DA SUPERFÍCIE

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REPAROS SUPERFICIAS

PREPARAÇÃO DA SUPERFÍCIE

3. Definir área a ser removida

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REPAROS SUPERFICIAS

3. Definir área a ser removida

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• Contorno das aberturas bem definido;

• Faces laterais com ângulos que favoreçam a

aderência, facilitem a aplicação e garantam a

espessura mínima do material de reparo.

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REPAROS SUPERFICIAS

PREPARAÇÃO DA SUPERFÍCIE

4. Corte ou remoção do concreto:

• Remoção do concreto;

• Martelo demolidor elétrico ou pneumático;

• Além de remover o concreto degradado, garantir a futura

imersão das barras em meio alcalino;

• Corte além das armaduras, em profundidade de pelo

menos 2 cm ou o diâmetro das barras;

• Corte em + ou – 90º.

FONTE: TIMERMANN, 2011.

26

REPAROS SUPERFICIAS

PREPARAÇÃO DA SUPERFÍCIE

CORTE DO CONCRETO MOSTRANDO A PROFUNDIDADE DE

REMOÇÃO

FONTE: SOUZA E RIPPER, 1998.

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REPAROS SUPERFICIAS

PREPARAÇÃO DA SUPERFÍCIE

ASPECTO FINAL DA CAVIDADE DE INTERVENÇÃO

FONTE: SOUZA E RIPPER, 1998.

QUAL ESTÁ CERTO?

28

REPAROS SUPERFICIAS

PREPARAÇÃO DA SUPERFÍCIE

www.equipedeobra.com.br

29

REPAROS SUPERFICIAS

PREPARAÇÃO DA SUPERFÍCIE

APICOAMENTO DA REGIÃO A SER RECUPERADA

FONTE: TIMERMANN, 2011.

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REPAROS SUPERFICIAS

PREPARAÇÃO DA SUPERFÍCIE

5. Limpeza:

• Retirar material deteriorado;

• Jatos de areia, ar comprimido ou água;

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REPAROS SUPERFICIAS

PREPARAÇÃO DA SUPERFÍCIE

6. SATURAÇÃO - ADERÊNCIA

• Processo preparatório que visa garantir aderência dos

materiais que serão aplicados;

• Tempo de saturação: Depende do material, em média 12h;

• Aplicação de água ou molhagem de elementos

intermediários;

• Argamassas poliméricas industrializadas, recomenda-se

ponte de aderência de base acrílica.

FONTE: TIMERMANN, 2011.

32

REPAROS SUPERFICIAS

PREPARAÇÃO DA SUPERFÍCIE

7. PREENCHIMENTO DO MATERIAL DE REPARO

8. CURA DO MATERIAL DE REPARO

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REPAROS SUPERFICIAS

PREPARAÇÃO DA SUPERFÍCIE

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REPAROS SUPERFICIAS

PREPARAÇÃO DA SUPERFÍCIE

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REPAROS SUPERFICIAS

• Reparos superficiais: Profundidade inferior a 2 cm;

• Semiprofundos: entre 2 e 5 cm;

• Profundos: Superior a 5 cm.

• Os semiprofundos e profundos normalmente atingem a

armadura;

• Na composição dos materiais, pode-se adicionar aditivos

inibidores de corrosão que colaboram para evitar novos

processos corrosivos.

FONTE: TIMERMANN, 2011.

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REPAROS SUPERFICIAS

ARGAMASSA

• Destinam-se a superfícies com qualquer tamanho em

área, mas apenas para pequenas profundidades –

máximo 5 cm;

• Normalmente empregado no caso do concreto

deteriorado ser a camada de cobrimento das armaduras;

• Importante que a impermeabilidade seja garantida;

• Tipos: Cimento e areia, argamassas com polímeros,

argamassas epoxídicas e projetada.

FONTE: TIMERMANN, 2011.

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REPAROS SUPERFICIAS

ARGAMASSA

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REPAROS SUPERFICIAS

ARGAMASSA DE CIMENTO E AREIA

• Preencher cavidade originada pela deterioração ou

desgastes superficiais;

• Cimento, água e areia – ≈ 1:3 com relação a/c 0,45;

• Espessura mínima de argamassa: 2,5 cm;

• Cura úmida, um a três dias;

• Películas de cura química.

39

REPAROS SUPERFICIAS

ARGAMASSA COM POLÍMERO

• Adição de resina sintética polimérica à argamassa de cimento

e areia;

• Reduz a água de mistura necessária, mantém a plasticidade,

reduz a permeabilidade e apresenta ótimo poder de aderência;

• Industrializada ou preparada no local;

• Recomenda-se ponte de aderência composta por solução

adesivo e de água com pincel ou trincha sobre a superfície

antes da aplicação da argamassa;

• Cura úmida, um a três dias e pode utilizar também películas de

cura química.

FONTE: TIMERMANN, 2011.

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REPAROS SUPERFICIAS

ARGAMASSA COM

POLÍMERO

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ARGAMASSA DE

CIMENTO E AREIA

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REPAROS SUPERFICIAS

ARGAMASSA EPOXÍDICAS

• Elevadas resistências mecânicas e químicas;

• Excepcional aderência ao aço e concreto;

• Recomendadas para casos em que a necessidade de

liberação da estrutura poucas horas após serviço;

• Para aplicação: Substrato seco e isento de poeira.

FONTE: TIMERMANN, 2011.

42

REPAROS SUPERFICIAS

ARGAMASSA PROJETADA

• Alto custo de mobilização do equipamento – método

recomendado apenas para grandes áreas,

superficiais ou semiprofundas;

• Substrato preparado com jato de areia ou de areia e

água de forma a ficar limpo e áspero;

• Superfície deve ser umedecida com jato de água e

deve ser seguida com jato de ar, pois a superfície

deve ficar apenas umedecida e não encharcada.

FONTE: TIMERMANN, 2011.

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REPAROS SUPERFICIAS

ARGAMASSA PROJETADA

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REPAROS SUPERFICIAS ARGAMASSA PARA REPARO - VÍDEO

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REPAROS SUPERFICIAS

REPAROS COM CONCRETO

• Consistem na substituição do concreto defeituoso ou

deteriorado por outro de boa qualidade que tenha

maior afinidade possível com o concreto base;

• Técnica usual em casos de preenchimento de vazios

ou ninhos de agregados nos elementos estruturais de

estruturas recém-construídas, ou ainda, em estruturas

deterioradas.

FONTE: TIMERMANN, 2011.

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REPAROS SUPERFICIAS

REPAROS COM CONCRETO

• Estruturas recém-construídas: Reparos devem ser feitos

imediatamente após a retirada da fôrma para diminuir a

possibilidade de existirem grandes diferenças entre as

propriedades dos dois concretos;

• Concreto de reposição: Resistência ≥ Concreto existente;

• Apresentar trabalhabilidade conveniente;

• Cura adequada.

FONTE: TIMERMANN, 2011.

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REPAROS SUPERFICIAS

REPAROS COM CONCRETO

48

REPAROS SUPERFICIAS

REPAROS COM GRAUTE

• Graute de base mineral ou de base epóxi:

Grande fluidez;

Alta resistência;

Não apresentar retração;

Reparos profundos e semiprofundos;

• A superfície que vai receber o graute deve ser preparada a

úmido;

• Cura úmida.

FONTE: TIMERMANN, 2011.

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REPAROS SUPERFICIAS ANÁLISE DO REPARO COM GRAUTE - VÍDEO

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TRATAMENTO DE FISSURAS

• Sistemas:

Base epóxi;

Poliuretano;

Microcimento;

Acrílicas.

51

TRATAMENTO DE FISSURAS

• Mais utilizadas;

• Produtos não retráteis;

• Baixa viscosidade;

• Alta capacidade resistente e aderente;

• Bom comportamento em presença de agentes

agressivos;

• Endurecimento rápido.

RESINAS EPOXÍDICAS

FONTE: TIMERMANN, 2011.

52

TRATAMENTO DE FISSURAS

• Fornecidos em dois componentes líquidos:

Resina;

Endurecedor.

São misturados por volta de 2 a 3 minutos.

RESINAS EPOXÍDICAS

53

TRATAMENTO DE FISSURAS

• Características:

Flexibilidade Fissuras ativas e passivas;

Baixa viscosidade;

Excelente aderência ao substrato de

concreto, mesmo com fluxo de água;

Durabilidade Superam 100 anos em

estruturas de concreto!

RESINAS POLIURETÂNICAS

FONTE: TIMERMANN, 2011.

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TRATAMENTO DE FISSURAS

Resina de poliuretano Resina epóxi

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TRATAMENTO DE FISSURAS

• Características:

Flexibilidade Podem ser aplicadas para formar uma

membrana impermeabilizantes por detrás da estrutura;

Hidroestruturada Podem ser aplicadas mesmo contra

fluxo de água;

Excelente aderência ao substrato de concreto, mesmo

com fluxo de água;

Durabilidade Superam 100 anos em estruturas de

concreto!

RESINAS ACRÍLICAS

FONTE: TIMERMANN, 2011.

56

REFORÇO DE ESTRUTURAS DE CONCRETO

• Antes da realização do reforço Avaliar qual o

tipo de deficiência que a estrutura apresenta;

Ex: Deficiências de armaduras, esmagamento,

falta de inércia da seção do elemento

estrutural, etc.;

• Avaliar espaço disponível para a sua implantação

e qual a interferência na arquitetura.

FONTE: TIMERMANN, 2011.

57

REFORÇO DE ESTRUTURAS DE CONCRETO

• Mais comum: Polímeros Reforçado com Fibras

em função das pequenas espessuras das

camadas, apesar de apresentarem maiores

custos;

• Principais técnicas: Encamisamento, Protensão

externa, Reforço com chapas e perfis metálicos e

com Polímeros Reforçado com Fibras.

58

REFORÇO DE ESTRUTURAS DE CONCRETO

• Inserção de uma nova camada que pode ser constituída

por concreto, microconcreto ou graute;

• Reforço em elementos com deficiência de inércia ou

corrosão com perda de seção das armaduras;

• Inseridas novas armaduras Passivas ou protendidas;

• Necessário conhecimento completo da estrutura

Acréscimos às seções originam sobrecarga, podendo

gerar problemas em outros elementos estruturais.

ENCAMISAMENTO

FONTE: TIMERMANN, 2011.

59

REFORÇO DE ESTRUTURAS DE CONCRETO

ENCAMISAMENTO PARA REFORÇO DAS ESTACAS DA PONTE

SOBRE O RIO PARAÍBA DO SUL

FONTE: TIMERMANN, 2004.

ENCAMISAMENTO

60

REFORÇO DE ESTRUTURAS DE CONCRETO

PROTENSÃO EXTERNA

• Técnica do protendido Casos em que se

chegou a uma situação estrutural grave de

elementos horizontais tais como viga;

• Técnica permite, pelo emprego de elementos

auxiliares, resolver problemas que não teriam

solução com o uso de outro sistema de reforço.

FONTE: TIMERMANN, 2011.

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61

REFORÇO DE ESTRUTURAS DE CONCRETO

• PROTENSÃO??

• Introduzir em uma estrutura um estado prévio de

tensões, capaz de melhorar sua resistência ou

seu comportamento sob diversas condições de

carga.

PROTENSÃO EXTERNA

62

REFORÇO DE ESTRUTURAS DE CONCRETO

• Técnica de reforço ativo, que modifica o estado de tensão da

estrutura Introduzida uma força exterior capaz de compensar

a existência de acréscimo de tensões;

• Superposição de esforços do elemento estrutural e dos cabos

tracionados;

• Gerar forças que irão assegurar o equilíbrio e a resistência da

estrutura;

• Aplicação adequada para casos de estruturas que apresentam

danos que se devem a projetos, execução ou causas

acidentais, que tenham diminuído a capacidade de carga.

PROTENSÃO EXTERNA

63

REFORÇO DE ESTRUTURAS DE CONCRETO

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PROTENSÃO EXTERNA

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REFORÇO DE ESTRUTURAS DE CONCRETO

REFORÇO DE VIGA COM PROTENSÃO EXTERNA EM PONTO

SOBRE O RIO SAMAMBAIA

FONTE: TIMERMANN, 2008.

PROTENSÃO EXTERNA

65

REFORÇO DE ESTRUTURAS DE CONCRETO

REFORÇO COM CHAPAS E PERFIS METÁLICOS

• Colagem de chapas de aço ao concreto através de resina

epóxi;

• Resinas epóxi Boa aderência sobre o concreto e o aço;

• Reforço em um elemento estrutural submetido a ações

superiores àquela para o qual for projetado Mudança da

distribuição das cargas que atuam no mesmo ou devido a

deficiência no projeto e/ou execução.

FONTE: TIMERMANN, 2011.

66

REFORÇO DE ESTRUTURAS DE CONCRETO

REFORÇO COM CHAPAS E PERFIS METÁLICOS

• Técnica de unir a chapa de aço ao concreto

Trabalhe nas tensões previstas;

• Continue trabalhando nessas condições ao longo

do tempo;

• Eficácia das uniões Tão elevada que raras

vezes se produzem falhas por falta de aderência.

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REFORÇO DE ESTRUTURAS DE CONCRETO

REFORÇO COM CHAPAS E PERFIS METÁLICOS

REFORÇO EM CHAPAS DE AÇO EM ARCO DE PONTE SOBRE

O RIO JUQUERI

FONTE: TIMERMANN, 2003.

68

REFORÇO DE ESTRUTURAS DE CONCRETO

REFORÇO COM POLÍMEROS REFORÇADOS COM

FIBRAS

• Aplicação principal Elementos que necessitam

de acréscimos aos esforços de tração;

• Vantagens: Leve e rápida execução;

• Mais utilizadas: Fibras de carbono.

FONTE: TIMERMANN, 2011.

69

REFORÇO DE ESTRUTURAS DE CONCRETO

REFORÇO COM POLÍMEROS REFORÇADOS COM

FIBRAS

EXEMPLOS DE PROPRIEDADES MECÂNICAS DE FIBRAS PARA

REFORÇO

FONTE: Adaptado de BERTOLINI, 2010.

MATERIALDensidade

(g/cm³)

Módulo de

elasticidade

(Gpa)

Resistência

à tração

(MPa)

Alongamento

por ruptura

(%)

Absorção

de umidade

(%)

Fibras de carbono de alta resistência 1,78 270 3400 1,4 0,1

Fibras de carbono de alto módulo 1,83 530 2250 0,5 0,1

Fibras de carbono de módulo ultra-alto - 640 1900 0,3 -

Fibras aramíducas de alta resistência 1,39 81 3470 4,5 3,2

Fibras aramíducas de alto módulo 1,45 125 2800 2 2,5

Fibras de vidro 2,58 73 2000 3,5 0,5

70

REFORÇO DE ESTRUTURAS DE CONCRETO

REFORÇO COM POLÍMEROS REFORÇADOS COM

FIBRAS

• As fibras mais utilizadas são de carbono Tecidos ou

lâminas;

Tecidos: Aplicadas em camadas aderidas com

resinas geralmente de base epoxídica, até atingir a

espessura de fibras necessárias para o reforço;

Lâminas: Produtos industrias Alinhadas e

revestidas por resina em uma única aplicação.

71

REFORÇO DE ESTRUTURAS DE CONCRETO

REFORÇO COM POLÍMEROS REFORÇADOS COM

FIBRAS

• Ponto crítico: Aderência dos compósitos à superfície;

• Superfície de aplicação: Concreto íntegro, sem

manifestações patológicas e limpo, sem materiais

pulverulentos;

• Proteção: Necessário proteger esses elementos a ações

do meio ambiente, como os raios ultravioletas, agentes

químicos ou incêndios;

• Estudo do sistema de proteção – pinturas ou

revestimentos em argamassa.

72

REFORÇO DE ESTRUTURAS DE CONCRETO

REFORÇO COM POLÍMEROS REFORÇADOS COM

FIBRAS

REFORÇO COM POLÍMERO EM SUPERESTRUTURA DE

VIADUTO

FONTE: TIMERMANN, 2003.

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REFORÇO DE ESTRUTURAS DE CONCRETO

REFORÇO COM POLÍMEROS REFORÇADOS COM

FIBRAS

MANTAS DE FIBRA DE CARBONO

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SISTEMAS DE PROTEÇÃO SUPERFICIAL

75

SISTEMAS DE PROTEÇÃO SUPERFICIAL

FONTE: KAZMIERCZAK, 2011.

• Alternativa para diminuir a velocidade de degradação de

uma estrutura já existente ou permitir a uma nova

estrutura atingir uma determinada vida útil;

• Pode ser realizada pela aplicação de tintas, vernizes e

silicones hidrofugantes ou revestimentos que aumentem a

durabilidade;

• Especificação do sistema Procedida de

questionamentos quanto à durabilidade do sistema de

proteção a ser adotado, necessidade de manutenção,

desempenho esperado e estimativas dos custos.

76

SISTEMAS DE PROTEÇÃO SUPERFICIAL

• Formadores de película;

• Bloqueadores de poros;

• Hidrofugantes de superfície.

CLASSIFICAÇÃO

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SISTEMAS DE PROTEÇÃO SUPERFICIAL

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SISTEMAS DE PROTEÇÃO SUPERFICIAL

• Formam, após a cura, uma película

contínua de baixa permeabilidade;

• Impedem ou diminuem o contato de

elementos agressivos com a superfície

do concreto;

• Tintas e vernizes;

• Proteção contra carbonatação,

penetração de cloretos, ataques ácidos,

entre outros.

FORMADORES DE PELÍCULAS

FONTE: KAZMIERCZAK, 2011.

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SISTEMAS DE PROTEÇÃO SUPERFICIAL

• Base homogênea e lisa;

• Não absorvem fissurações posteriores;

• BR: + utilizados: Látex PVA, látex acrílico,

poliuretano e epóxi.

FORMADORES DE PELÍCULAS

80

SISTEMAS DE PROTEÇÃO SUPERFICIAL

• Tinta látex vinílica (PVA)

Base de água;

Fácil aplicação, secagem rápida, baixo odor e facilidade de

repintura;

Não suportam ação constante da água ou umidade;

Pequena resistência à abrasão, ataque químico, ataque de

agentes biológicos;

Baixa elasticidade da película seca;

Ambientes protegidos de intempéries.

FORMADORES DE PELÍCULAS

81

SISTEMAS DE PROTEÇÃO SUPERFICIAL

• Tinta látex acrílica

Facilidade de aplicação, secagem rápida, baixo odor e

facilidade de repintura;

Boa elasticidade, retenção de brilho e resistência a ação

de solventes;

Resistem a alcalinidade;

Média resistência à abrasão;

Elevada durabilidade;

Adequada para superfícies expostas à intempéries.

FORMADORES DE PELÍCULAS

82

SISTEMAS DE PROTEÇÃO SUPERFICIAL

• Tinta e verniz poliuretânico

Alta resistência às intempéries;

Alta resistência à abrasão;

Boa resistência à alcalinidade;

Boa aderência ao concreto;

Elástico;

Tipo de tinta com menor permeabilidade;

Difícil repintura.

FORMADORES DE PELÍCULAS

83

SISTEMAS DE PROTEÇÃO SUPERFICIAL

• Epóxi

Adesão ao concreto e resistência mecânica;

Impermeabilidade;

Resistem a solventes e a produtos químicos;

Resistência ao ataque de agentes biológicos;

Suportam bem a alcalinidade;

Desvantagem: Tendência a deteriorarem quando

expostas a radiação ultravioleta e difícil repintura.

FORMADORES DE PELÍCULAS

84

SISTEMAS DE PROTEÇÃO SUPERFICIAL

• Cristalizantes de superfície

Compostos químicos que, ao

entrarem em contato com a

água de infiltração, cristalizam-

se para constituir uma barreira

impermeável resistente a

pressões negativas;

Mais utilizados: Silicato;

Cura importante.

BLOQUADORES DE POROS

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FONTE: KAZMIERCZAK, 2011.

Universidade Federal do Paraná

Departamento de Construção Civil

Materiais de Construção Civil III

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Material Profª. Heloisa Fuganti Campos 15

85

SISTEMAS DE PROTEÇÃO SUPERFICIAL

• Penetram nos poros capilares da superfície

de concreto e alteram o ângulo de contato

entre as paredes desses poros e a água;

• Tornam o concreto hidrorrepelente;

• Permitem a passagem de vapor de água e

gases;

• Não alteram o aspecto superficial do

concreto;

• Produtos mais utilizados: Silicones –

silanos e siloxanos.

HIDROFUGANTES

FONTE: KAZMIERCZAK, 2011.

86

SISTEMAS DE PROTEÇÃO SUPERFICIAL

• Silicones hidrofugantes:

Resistentes aos raios ultravioletas;

Suportam elevadas temperaturas;

Não alteram a cor do substrato;

Vantagem em relação aos formadores de película:

Podem ser aplicados sobre concretos com elevada

rugosidade superficial.

HIDROFUGANTES

87

SISTEMAS DE PROTEÇÃO SUPERFICIAL

• Silicones hidrofugantes:

Mantém o substrato em condições de baixa

umidade

Reduzem velocidade de carbonatação e corrosão após a

despassivação das armaduras!

Não permitem passagem de água liquida

Eficientes na prevenção ao ingresso de cloretos!

HIDROFUGANTES

88

SISTEMAS DE PROTEÇÃO SUPERFICIAL

• Os sistemas mistos procuram unir propriedades de

duas ou mais resinas, de modo a proporcionar maior

proteção ao concreto;

• Ex.:

Epóxi-poliuretano Poliuretano tem a função de

proteger o epóxi da degradação pela radiação

ultravioleta.

SISTEMAS MISTOS

89

SISTEMAS DE PROTEÇÃO SUPERFICIAL

FONTE: BROWNE, 1987, apud KAZMIERCZAK, 2011.

90

SISTEMAS DE PROTEÇÃO SUPERFICIAL

Conhecimento das exigências do usuário;

Conhecimento das condições de exposição

• Sistema deve possuir formulação que lhe confira

proteção contra o intemperismo;

• Não proporcionar condições adequadas para ação de

micro-organismos;

• Manter aparência superficial dentro do previsto no

projeto.

SELEÇÃO DO SISTEMA DE PROTEÇÃO

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Materiais de Construção Civil III

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91

SISTEMAS DE PROTEÇÃO SUPERFICIAL

• Sempre que possível os sistemas devem ser de

fácil aplicação e manutenção;

• Possuir custo adequado ao tipo de uso!

SELEÇÃO DO SISTEMA DE PROTEÇÃO

92

SISTEMAS DE PROTEÇÃO SUPERFICIAL

BOM SISTEMA DE PROTEÇÃO

IMPEDIR PENETRAÇÃO DE ÁGUA

Água Veículo para a penetração de

agentes agressivos!

93

TÉCNICAS ELETROQUÍMICAS PARA REPARO E PROTEÇÃO DE

ESTRUTURAS

94

REPARO EM ESTRUTURAS COM CORROSÃO DAS ARMADURAS

• Reparo tradicional

• Proteção catódica;

• Extração de cloretos;

• Realcalinização.

PROMOVEM

REPASSIVAÇÃO DAS

ARMADURAS!!

95

REPARO EM ESTRUTURAS COM CORROSÃO DAS ARMADURAS

Reparo tradicional

• Remover concreto deteriorado;

• Limpeza;

• Aplicação de produtos.

Proteção catódica

• Potenciais de corrosão;

• Tratamento permanente;

• Par galvânico e corrente impressa.

Extração de cloretos

• Remover os cloretos;

• Tratamento temporário (≈ 5 a 10 semanas).

Realcalinização

• Aumentar o pH do concreto;

• Tratamento temporário (≈ até duas semanas).

TÉCNICAS ELETROQUÍMICAS

96

TÉCNICAS ELETROQUÍMICAS PARA REPARO E PROTEÇÃO DE ESTRUTURAS

PROTEÇÃO CATÓDICA

• Conceitos de eletroquímica;

• Redução dos potenciais das

armaduras para valores na

região de imunidade no

diagrama de Pourbaix

Representação gráfica das

possíveis fases

de equilíbrio estáveis de uma

sistema eletroquímico.

FONTE: GROCHOSKI e HELENE, 2008.

Potencial de corrosão - milivolts

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97

TÉCNICAS ELETROQUÍMICAS PARA REPARO E PROTEÇÃO DE ESTRUTURAS

PROTEÇÃO CATÓDICA

• Imposição de uma corrente contínua que pode ser

fornecida por:

Fonte externa de alimentação: Proteção por corrente

impressa

Metal de potencial mais negativo: Proteção por ânodo de

sacrifício - contato elétrico entre o metal a proteger e

um outro metal de potencial de corrosão inferior

• A área anódica existente na célula eletroquímica, em vez

de perder elétrons passa a recebê-los.

FONTE: GROCHOSKI e HELENE, 2008.

98

TÉCNICAS ELETROQUÍMICAS PARA REPARO E PROTEÇÃO DE ESTRUTURAS

PROTEÇÃO CATÓDICA – CORRENTE IMPRESSA

• Aplicação de uma corrente contínua entre um ânodo na superfície

do concreto e a armadura;

• Ânodo de sacrifício: Normalmente colocado sobre a estrutura de

concreto armado a ser protegida e revestido com uma argamassa

de fixação;

• Utilizados metais nobres como

titânio Baixas taxas

de corrosão: Não se dissolvem

e portanto não é necessária

sua substituição periódica!

99

TÉCNICAS ELETROQUÍMICAS PARA REPARO E PROTEÇÃO DE ESTRUTURAS

PROTEÇÃO CATÓDICA – CORRENTE IMPRESSA

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TÉCNICAS ELETROQUÍMICAS PARA REPARO E PROTEÇÃO DE ESTRUTURAS

FONTE: GONÇALVEZ et al, 2003, apud GROCHOSKI e HELENE, 2008.

Exemplo de um ânodo de sacrifício na forma de malha,

aplicado em uma estrutura real

101

TÉCNICAS ELETROQUÍMICAS PARA REPARO E PROTEÇÃO DE ESTRUTURAS

PROTEÇÃO CATÓDICA – PAR GALVÂNICO

• Quando dois metais de natureza distinta entram em contato

dentro de um eletrólito, o metal mais anódico se corrói;

• Utiliza-se um metal de sacrifício anódico, de forma a se contrapor

a célula de corrosão naturalmente existente na estrutura,

conferindo às armaduras de aço, proteção;

• Ânodo de sacrifício, metais

como o zinco, que possuem

caráter fortemente anódico.

102

TÉCNICAS ELETROQUÍMICAS PARA REPARO E PROTEÇÃO DE ESTRUTURAS

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103

TÉCNICAS ELETROQUÍMICAS PARA REPARO E PROTEÇÃO DE ESTRUTURAS

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2010

Ânodo de sacrifício para proteção de armaduras:

• Reduz o aparecimento de ânodos próximos aos reparos localizados;

• Mitiga a corrosão das regiões próximas ao reparo localizado;

• Posterga o aparecimentos de regiões anódicas em estruturas novas.

104

TÉCNICAS ELETROQUÍMICAS PARA REPARO E PROTEÇÃO DE ESTRUTURAS

EXTRAÇÃO ELETROQUÍMICA DE CLORETOS

• Íons cloretos são removidos com a influência de uma

corrente eletroquímica temporária Repassiva as

armaduras!

• Método: Aplicação de um campo elétrico entre as

armaduras presentes no interior do concreto e um eletrodo

externo constituído por uma malha metálica ou

equivalente, imersa em um reservatório de eletrólito.

105

TÉCNICAS ELETROQUÍMICAS PARA REPARO E PROTEÇÃO DE ESTRUTURAS

EXTRAÇÃO ELETROQUÍMICA DE CLORETOS

• Os íons cloreto tendem a migrar pela ação do campo

elétrico formado, da armadura (cátodo), até a malha

externa (ânodo);

• Depois de algumas semanas, o eletrólito colocado junto ao

ânodo é removido juntamente com o ânodo e os íons

cloreto que migraram para essa região;

• “O método é um processo simples, em que os íons cloreto

são transportados para fora do concreto, por migração.”

Paulo Sérgio Ferreira de Oliveira, Fosroc Brasil.

106

TÉCNICAS ELETROQUÍMICAS PARA REPARO E PROTEÇÃO DE ESTRUTURAS

EXTRAÇÃO ELETROQUÍMICA DE CLORETOS

Com a aplicação da

corrente, os íons de

carga negativa, como

íons cloreto, são

atraídos para o ânodo

externo. Ocorre

também a migração de

cátions (Na+) para as

armaduras e produção

de íons hidroxila (OH-).

FONTE: NCT (1996).

107

TÉCNICAS ELETROQUÍMICAS PARA REPARO E PROTEÇÃO DE ESTRUTURAS

REALCALINIZAÇÃO

• Reposição dos álcalis no interior do concreto, junto às

armaduras;

• Aplicação de um campo elétrico entre a armadura da

estrutura e um ânodo externo, na presença de uma

solução alcalina (eletrólito), com o objetivo de restabelecer

a alcalinidade do concreto perdida com o processo de

carbonatação;

• Uma vez reposto o nível de álcalis na solução do poro

junto às armaduras, o pH da região é elevado para níveis

onde a armadura poderia se repassivar.

108

TÉCNICAS ELETROQUÍMICAS PARA REPARO E PROTEÇÃO DE ESTRUTURAS

REALCALINIZAÇÃO

• Restabelecer a alcalinidade do concreto sem romper

estruturalmente o concreto velho e sem a aplicação

permanente de corrente elétrica;

• Tratamento temporário e não destrutivo;

• Passagem de uma corrente através do concreto e da

armadura por meio da aplicação de um sistema composto

de um ânodo externo, fixado sobre a superfície do

concreto, embebido em um eletrólito alcalino e conectando

ao polo positivo de uma fonte retificadora.

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Materiais de Construção Civil III

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109

TÉCNICAS ELETROQUÍMICAS PARA REPARO E PROTEÇÃO DE ESTRUTURAS

FONTE: ARAÚJO, 2009.

REALCALINIZAÇÃO

Os álcalis da solução alcalina, aplicada na superfície da estrutura

a ser tratada, entram no concreto devido à aplicação de corrente

elétrica Ambiente alcalino!

110

ESCOLHA DO MATERIAL/SISTEMA DE REPARO DE ESTRUTURAS

Características

do sistema

Características

do Concreto

Condições de

exposição

111

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

• ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6118: Projeto de estruturas de concreto - Procedimento, Rio de Janeiro, 2014.

• ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 15575: Edificações Habitacionais — Desempenho , Rio de Janeiro, 2013.

• GROCHOSKI, M.; HELENE, P. Sistemas de reparo para estruturas de concreto com

corrosão de armaduras. Boletim Técnico, USP, São Paulo , 2008.

• HELENE, P.; TERZIAN, P. Manual de dosagem e controle do concreto. São Paulo, Pini,

1993.

• KAZMIERVZAK, C. S. Proteção Superficial em Estruturas de Concreto. In: ISAIA, G. C. Concreto: Ciência e Tecnologia. 1ª. ed. São Paulo: Ibracon, 2011. Cap. 34.

112

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

• MEDEIROS, M. H. F. et. al. Durabilidade e Vida Útil das Estruturas de Concreto. In: ISAIA, G. C. Concreto: Ciência e Tecnologia. 1ª. ed. São Paulo: Ibracon, 2011. Cap. 22.

• MEHTA, P. K.; MONTEIRO, PAULO J. M. Concreto – Estrutura, Propriedades e Materiais. 3ª. ed. São Paulo: Ibracon, 2008.

• NEVILLE A. M. Propriedades do Concreto. Tradução de GIAMMUSSO, S. E. 2ª.ed. São

Paulo: Pini, 1997.

• PIANCASTELLI, E. M. Patologia e terapia das estruturas intervenções de reparo.

Notas de aula, Universidade Federal de Minas Gerais.

• SOUZA, V. C. M. e RIPPER, T. Patologia, Recuperação e Reforço de Estruturas de Concreto 1ª.ed. São Paulo: Pini, 1998.

113

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

• TIMERMANN, J. Reabilitação e Reforços de Estruturas de Concreto. In: ISAIA, G. C.

Concreto: Ciência e Tecnologia. 1ª. ed. São Paulo: Ibracon, 2011. Cap. 33.

• TUUTTI, K. Corrosion of Steel in Concreto, Swedish Cement and Concrete. Research

Institute. Stockholm, Sweden. 1982. 469p.

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