Alexander et al 2019

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Marco Alexandreÿ , Hans Beushausen
Preocupante é que muitas estruturas modernas se deterioraram de forma inaceitável e 
prematura, dando origem a um desempenho de durabilidade ruim.
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T
Alcançar durabilidade e longevidade adequadas de RC requer não apenas boa ciência e 
engenharia para resolver os problemas técnicos, mas também uma apreciação do papel 
da infraestrutura de concreto no contexto social mais amplo – o valor 'social' da 
infraestrutura. Aqui, os engenheiros precisam desempenhar um papel muito maior na 
defesa de uma abordagem de 'maior valor' para o fornecimento de infraestrutura, levando 
em conta diretamente a durabilidade e a longevidade.
Mesmo estruturas de concreto bem projetadas e construídas, que geralmente se 
comportam de maneira aceitável ao longo de sua vida útil, deterioram-se lentamente.
A maioria das estruturas de concreto são duráveis e funcionam satisfatoriamente, 
pelo menos dentro das expectativas atuais de vida útil de cerca de 50 anos. O 'novo' 
desafio é estender a durabilidade do RC para uma vida útil de 100 anos, ou mesmo 
várias centenas de anos no caso de estruturas de contenção nuclear. No entanto, antes 
de abordar os aspectos técnicos dessa questão, é preciso fazer perguntas: quais são as 
expectativas da sociedade em relação à durabilidade das estruturas de concreto que 
dominam o ambiente construído?; o que as sociedades e comunidades modernas exigem 
em termos de longevidade de suas estruturas, principalmente de infraestrutura pública, 
que representa seu patrimônio compartilhado?; é uma expectativa razoável que tais 
estruturas durem muito mais do que os 50 anos normalmente especificados, mesmo 
indefinidamente? Essas questões, juntamente com questões de sustentabilidade e 
impacto ambiental da construção de concreto, precisam ser cuidadosamente pensadas 
para que surjam soluções duradouras.
página inicial da revista: www.elsevier.com/locate/cemconres
1. Introdução
Particularmente para infra-estrutura pública que requer financiamento público substancial, 
atenção crescente deve ser dada à administração adequada de tais estruturas e ao 
desenvolvimento de soluções de engenharia que dêem confiança no futuro fornecimento 
de infra-estrutura.
Este artigo aborda durabilidade, previsão de vida útil e modelagem de estruturas de 
concreto armado (RC). Estes são revistos de forma holística, e as ligações entre eles 
são exploradas. O foco principal do artigo está na durabilidade e corrosão de armaduras 
de estruturas de RC, uma vez que esta representa de longe a maioria dos problemas de 
campo.
Além disso, com o estoque de estruturas de RC em grande parte do mundo desenvolvido 
(e partes do mundo em desenvolvimento) agora se aproximando da expectativa de vida 
de meio século ou mais, podemos esperar que um número crescente de tais estruturas 
apresente sintomas de deterioração e, em muitos casos, Em alguns casos, essas 
estruturas podem já estar em um estado que será difícil e caro de reparar com 
consequências sociais e econômicas associadas. Portanto, devemos garantir que os 
principais estados limites de serviço, incluindo os estados limites de durabilidade, não 
sejam excedidos durante a vida útil de uma estrutura; uma vez que as expectativas de 
vida útil estendida estão aumentando, esses problemas e desafios se tornarão 
progressivamente dominantes no futuro em termos de projeto e operação de RC.
A vida útil de uma estrutura de RC depende dela resistir aos mecanismos de 
deterioração dominantes durante um período de tempo aceitável e 'previsível'. O esquema 
na Fig. 2 mostra o progresso da
A maior ameaça à durabilidade do RC é a corrosão do aço de reforço, com 
rachaduras, manchas e lascamento associados da cobertura de concreto (Fig. 1). Isso 
leva à inoperância estrutural em relação à segurança, estabilidade e estética, e também 
representa uma responsabilidade econômica para os proprietários ou gerentes. Essas 
estruturas também são insustentáveis, pois mantê-las em serviço requer o uso de mais 
recursos naturais valiosos.
Uma atenção cada vez maior está sendo dada à previsão de deterioração e modelagem da vida útil de estruturas de concreto armado. A pesquisa progrediu para um estágio em que os modelos de vida 
útil e filosofias de projeto são, em vários graus, incluídos em alguns códigos e padrões, como os Códigos de Modelo fib e ISO 13823. Isso ajudou a basear o projeto prático de durabilidade em abordagens 
de engenharia sólidas. Este artigo revisa a modelagem e previsão da vida útil e o projeto da vida útil, abrangendo filosofias de projeto de estado limite e modelos de deterioração. Uma visão geral sobre 
os desenvolvimentos recentes e uma revisão crítica sobre suposições comuns na modelagem de vida útil e na aplicação e limitações das várias abordagens são apresentadas. Ressalta-se que as 
abordagens e modelos de projeto precisam ser validados com observações de campo. Argumenta-se que uma abordagem baseada em desempenho é a ferramenta de engenharia mais adequada para 
o projeto de durabilidade.
ÿ Autor correspondente.
https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2019.04.018 Recebido em 
9 de fevereiro de 2019; Recebido em formulário revisado em 1º de abril de 2019; Aceito em 24 de abril de 2019 
Disponível online em 07 de maio de 2019 0008-8846/ © 2019 Elsevier Ltd. Todos os direitos reservados.
Endereço de e-mail: mark.alexander@uct.ac.za (M. Alexandre).
Pesquisa de Cimento e Concreto 122 (2019) 17–29
RESUMO
Durabilidade, previsão de vida útil e modelagem para estruturas de 
concreto armado – revisão e crítica
Departamento de Engenharia Civil, Universidade da Cidade do Cabo, África do Sul
Pesquisa de Cimento e Concreto
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http://www.sciencedirect.com/science/journal/00088846
http://crossmark.crossref.org/dialog/?doi=10.1016/j.cemconres.2019.04.018&domain=pdf
https://www.elsevier.com/locate/cemconres
https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2019.04.018
mailto:mark.alexander@uct.ac.za
M. Alexander e H. Beushausen
Vida útil 
esperada
B
Nao planejado
UMA
Qualidade mínima 
exigida Reabilitação
Tempo
18
Pesquisa de Cimento e Concreto 122 (2019) 17–29
Fig. 1. Danos induzidos por corrosão em uma ponte de concreto exposta ao ar
Fig. 2. Ilustração esquemática do conceito de 'vida útil' de uma estrutura.
Workshop Nanocem: Mecanismos de deterioração. Portmarnock, Irlanda,
novembro de 2018.
cloretos perto da costa na Cidade do Cabo.
Qualidade da estrutura
1
A ação da solução dos poros é evitada, levando à quebra do
modelos sofisticados que exigem dados de entrada substanciais, nem todos
camada protetora de óxido no aço. Os principais processos que alteram o poro
foram usados na preparação desta revisão: [2–6].
destacando a necessidade urgente de códigos e normas viáveis. Isto é
vida útil e valor econômico de estruturas afetadas por corrosão. Colapsos estruturais 
reais e grandes falhas estão se tornando mais comuns, testemunha
Em contraste, a EstruturaB apresenta uma taxa de deterioração mais rápida com
na revisão anterior, abordando as questões de forma mais ampla e
pesquisa foi realizada, o que ampliou nossa compreensão
Uma distinção precisa ser feita entre 'design' e 'previsão,
2. Durabilidade das estruturas de concreto armado; corrosão de aço
deterioração e durabilidade do concreto estão entre as mais complexas
dificuldade em obter recursos adequados para manter e estender a
A corrosão é um processo eletroquímico que requer certas condições, que o escopo 
deste trabalho não permite analisar em detalhes.
durabilidade do concreto, mecanismos de deterioração e fatores de taxa, são necessários 
para a modelagem e previsão da vida útil. Portanto, é necessário também revisar o 
projeto e as especificações de durabilidade atuais.
mais importante, implementação limitada e aplicação dos resultados da pesquisa em 
estruturas reais, a maioria das quais ainda são projetadas por
são essenciais para fornecer infra-estrutura de concreto durável e sustentável
abordagens de código e indicadores de durabilidade. Ele também deu aplicações práticas 
da abordagem de desempenho para concreto marinho, com base em
baseados em propriedades elétricas podem ser usados como entradas para modelos para
para grandes reparos. A durabilidade diz respeito ao desempenho do material ou
fornecer previsões razoavelmente confiáveis de desempenho com certas
deterioração ao longo da vida útil da estrutura em um determinado ambiente, e não é 
uma propriedade intrínseca do material: concreto que é durável
pode ser obtido facilmente. Eles também diferem no fato de serem baseados em
solução são a carbonatação do concreto (devido à entrada de CO2 atmosférico)
exacerbada por atitudes e práticas inapropriadas e
durabilidade inadequada e necessitará de reparos durante sua vida útil. Ambos
por exemplo, o colapso da ponte Morandi em agosto de 2018 em Gênova, Itália.
Um artigo de revisão anterior do primeiro autor abordou a vida útil
problemas de engenharia, e eles não podem ser separados dos
vida da estrutura. Isso enfatiza a necessidade de ser capaz de 'prever' o
De forma simplista, a corrosão RC ocorre devido a uma mudança na natureza do
Alguns materiais de revisão aqui são originários de outras publicações do
'regras práticas' inadequadas e métodos ultrapassados. Por exemplo, um
deterioração ao longo do tempo em duas estruturas, A e B. A estrutura A tem
estrutura.
recente (2018) workshop do Consórcio Nanocem1 mostrou até que ponto ainda
2.1. Corrosão de estruturas de concreto armado
durabilidade adequada e é mais capaz de resistir à deterioração antes
limitações. Modelos preditivos também podem ser usados para determinar parâmetros 
de desempenho para avaliar misturas candidatas para garantir
em um ambiente pode não ser durável em outro.
modelagem de deterioração determinística ou probabilística. Essas questões são
causando acidificação e ingresso de íons cloreto, que causam
às vezes, falha em manter-se atualizado com novos conhecimentos. Na realidade,
A deterioração e a subsequente necessidade de reparação são muitas vezes imprevistas 
por muitos proprietários e gestores de infraestruturas, que então
fornecendo informações atualizadas e uma crítica geral da
dos fenômenos subjacentes e permitiu um melhor design de durabilidade
modelagem', e similares, como discutido neste artigo. 'Design' é essencialmente o que é 
engenharia, ou seja, produzir algo por design, um produto, um edifício ou similar. Em 
contraste, 'previsão e
previsão e ensaios de desempenho para estruturas de concreto [1]. Semelhante
A durabilidade das estruturas de concreto armado pode ser definida como a
e aspectos de exposição. O desempenho dos materiais é predominante, mas
desempenho de durabilidade de estruturas de concreto, para gerenciamento e 
manutenção racional de infraestrutura. Tais ferramentas preditivas são cada vez mais 
necessárias para o projeto e gerenciamento de estruturas de concreto.
solução de poros ao redor do aço, por meio da qual o normalmente passivante
autores que tratam de temas semelhantes, dando alguma sobreposição, ideias semelhantes,
argumentos e descrições. Em particular, as seguintes publicações
precisamos progredir em nossa compreensão até mesmo dos principais mecanismos de 
deterioração, sem falar em aplicações em situações reais de construção. A pesquisa de 
infraestrutura geralmente leva muito tempo para se tornar prática,
atingindo uma qualidade inaceitável no final de sua vida útil esperada. Dentro
Como mencionado, a maioria dos problemas atuais de durabilidade do RC estão 
relacionados à corrosão do aço de reforço, que é uma ameaça substancial para o serviço.
desempenho em uma determinada condição de exposição marinha. Este papel constrói
Uma revisão da literatura mostra que um grande volume de durabilidade
abordado mais adiante no artigo.
estrutura.
[7].
modelos de vida útil e sua aplicação. Um conhecimento profundo de
e especificação; apesar disso, ainda há uma compreensão limitada, e
modelagem' referem-se à área da ciência da engenharia, do conhecimento. Ambos
para este artigo, ele cobriu especificações de desempenho, desenvolvimentos em
dados de testes laboratoriais e baseados no local, e mostraram que indicadores rápidos
capacidade de uma estrutura ou componente de resistir ao ambiente de projeto ao longo 
da vida de projeto, sem perda indevida de serviço ou necessidade
aspectos estruturais também são importantes para a durabilidade de um concreto
Essas ferramentas variam desde modelos simples com parâmetros limitados, até modelos muito
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REBAR
CONCRETO A GRANEL
COBERTURA DE CONCRETO
M. Alexander e H. Beushausen
SUPERFÍCIE DE CONCRETO
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processos construtivos, ou seja, as influências da compactação, cura, secagem precoce e 
penetração precoce de agentes ambientais agressivos.
Consequentemente, especificações baseadas em desempenho estão sendo desenvolvidas,
em grande parte ausente na prática da engenharia. Uma especificação prescritiva é
verificar a durabilidade do concreto.
qualidade e comparando-a com os requisitos de projeto e especificação.
como construído e em seu ambiente de projeto (condições de exposição), pode
diferentes métodos para alcançar a mesma resistência do concreto nem todos
escoramento do aço. Como esses agentes externos devem penetrar no
escala) medido em estruturas reais e resistência à compressão do cubo
critério.
coeficiente 'k' (m/s). O OPI é o log negativo de 'k' e usado em
O problema de durabilidade em RC é, portanto, uma função tanto do projeto
também deve ser capaz de realizar a previsão da vida útil, o que reduz a
projeto - quando executado - é determinístico, fornecendo tipicamente
vida útil da estrutura (juntamente com a profundidade da cobertura). Durabilidade
como realizar o trabalho. O construtor tem poucas opções e deve
como colocação, compactação e cura, que afetam profundamente a
geralmente invocado para dar alguma 'garantia' dedurabilidade, e a resistência à 
compressão é considerada como o principal parâmetro que governa todas as
2.2. Design e especificação de durabilidade
equações de velocidade que descrevem a cinética de deterioração. Para construtores,
A Fig. 3 fornece um esquema da camada de cobertura de concreto, ilustrando a
que descrevem o que é necessário como um produto acabado, ou seja, o
medido em cubos de laboratório padrão de cura úmida do mesmo concreto
abordagens baseadas em desempenho para design, especificação e qualidade
e decisões e ações de construção. Designers devem ser fornecidos
Atualmente, há pouco projeto de durabilidade real, conforme descrito acima,
respostas de valor único. O objetivo geral é enquadrar soluções baseadas em confiabilidade, 
dando probabilidade aceitável de a estrutura funcionar satisfatoriamente. O problema 
envolve pesar o risco de deterioração indevida com a economia de garantir a durabilidade, 
incluindo
simplesmente execute as instruções de especificação, não deixando espaço para
qualidade da cobertura de concreto. Um exemplo da inadequação do uso
design está preocupado com o 'trade-off' entre qualidade e quantidade de
a questão é selecionar materiais e proporções de concreto apropriados,
propriedades importantes do concreto, incluindo durabilidade. Compressivo
inovação. As especificações prescritivas, portanto, são restritivas e
a resistência à compressão como um proxy para a durabilidade in situ é mostrada na Fig. 4,
resultados da construção definidos em termos de desempenho mensurável
misturas colocadas nas estruturas. O índice de permeabilidade ao oxigênio é medido em 
um permeâmetro de cabeça descendente, produzindo uma permeabilidade D'Arcy
Manutenção e reparo.
elementos importantes.
2.2.1. Abordagens atuais
resultam na mesma durabilidade; também, força de totalmente compactado, totalmente
suportar as diversas influências agressivas ao longo de sua vida útil, justificando o 
investimento econômico e satisfazendo os requisitos de manutenção. Em essência, o 
projeto de durabilidade envolve a seleção de uma combinação apropriada de materiais e 
detalhes estruturais para garantir
aço para que a corrosão seja iniciada, a camada de cobertura de concreto torna-se o
a intenção é expressa nas especificações, que devem fornecer informações claras sobre 
os resultados desejados da construção. As especificações atuais são amplamente 
prescritivas, estabelecendo métodos, materiais, processos e procedimentos, como valores 
limitantes para o conteúdo do aglutinante, w/b
a cobertura de concreto. Além disso, a qualidade da camada de cobertura não depende
controle da durabilidade do concreto na África do Sul [4,56].
com ferramentas que permitem quantificar as propriedades da camada de cobertura,
realizado para estruturas RC. A deterioração pode estar conceitualmente presente, mas a 
modelagem racional das taxas de deterioração ou previsão de
que dá resultados para os valores do índice de permeabilidade ao oxigênio (OPI) (log
O design e as especificações de durabilidade estão intimamente ligados. O design
apenas na mistura de ingredientes e proporções, mas igualmente importante em
não pode acomodar materiais modernos, demandas de projeto racional de durabilidade, 
previsão de vida útil, modelagem e similares.
O projeto de durabilidade das estruturas de RC deve garantir que a estrutura,
e implementar práticas no local que garantam que as propriedades de cobertura 
especificadas sejam alcançadas na construção real. O controle de qualidade durante a 
construção é muito importante e deve visar a avaliação do concreto in loco
resistência ainda é muitas vezes o 'proxy' para durabilidade [9]. Isso é inadequado:
espécimes de laboratório curados não podem levar em conta os processos de construção
durabilidade (manutenção) da estrutura [8]. Durabilidade mais atual
única 'linha de defesa', e a qualidade desta camada governa em grande parte a
relação, resistência à compressão, quantidade de ar aprisionado, etc., que instruem
especificamente propriedades de transporte de gases, líquidos e íons; designers
vida útil quantitativa, que são essenciais para o projeto de durabilidade, são
A falta de qualquer correlação sensata na Fig. 4 ilustra que as medições em estruturas 
reais são a única maneira confiável de avaliar e
Fig. 3. Esquema da camada de cobertura de concreto.
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estruturas reais construídas com o mesmo concreto [10].
Fig. 4. Falta de correlação entre a resistência à compressão (medida em laboratório em amostras de cubo padrão) e a permeabilidade ao oxigênio (escala logarítmica), medida em
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OPI (escala logarítmica)
propriedades da zona de cobertura, o que permitirá especificações inovadoras baseadas 
em desempenho.
em condições que pouco se assemelham às da realidade
2.2.2. Crítica das especificações prescritivas
Em relação aos métodos de teste apropriados, eles foram revisados por
a especificação e projeto.
que as especificações baseadas em desempenho também separam e alocam claramente
Uma abordagem alternativa para o projeto prescritivo de durabilidade é o projeto e a 
especificação baseados em desempenho. Os principais parâmetros relacionados à 
durabilidade devem ser medidos na estrutura como construída para levar em conta o
Por exemplo, EN 206-1 [12], que trata de especificação, desempenho,
para melhorar o desempenho do concreto [13,18,19].
nalizando' má construção.
teor mínimo de cimento, relação a/ce máxima e classe mínima de resistência à 
compressão, para várias classes de exposição ambiental. O
fatores de deterioração, como os constituintes do material, a qualidade da cobertura de
risco é colocado no proprietário/designer. Ao especificar e testar o
exigem que as propriedades-chave sejam medidas na fase de projeto ou no ponto
especificações de desempenho, por exemplo, a iniciativa P2P dos EUA
O design de durabilidade deve, portanto, se concentrar em ambos os aspectos dos materiais
Em suma, as especificações prescritivas remetem a um período anterior
[14,20], a divergência permanece nas definições e medidas confiáveis de
RILEM TC-NEC [21] e RILEM TC-PSC [4]. Alguns testes estão bem estabelecidos 
internacionalmente e incluídos no design baseado em desempenho.
As especificações prescritivas funcionam em uma base 'considerada satisfatória', ou seja, se
Lobo et ai. [14] definem especificações de desempenho como 'um conjunto de
risco e responsabilidade entre proprietário/projetista, produtor de concreto e
influências na durabilidade dos processos construtivos e na qualidade dos
produção e conformidade para a construção de concreto, 'evita' uma abordagem baseada 
no desempenho com base na falta de acordo sobre o teste
estrutura.
concreto no ponto de fornecimento e, posteriormente, após a colocação e
o concreto acabado e a agressividade do ambiente.
atende às intenções do projeto.
de entrega do concreto, e não incluem avaliação de conformidade de
Associação Nacionalde Betão Pronto [16] e a Associação Francesa
e a qualidade de construção, e empregam modelos de vida útil e
parâmetros de qualidade, obstruindo uma implementação mais completa. Isto é também
quando havia menos complexidade do material, o conhecimento sobre os mecanismos 
de deterioração era limitado e a durabilidade não era considerada um
critérios de desempenho de durabilidade apropriados [11]. Tais abordagens baseadas 
em desempenho permitirão um design de durabilidade inovador e responsivo.
Programa PERFDUB [17]. Os principais benefícios em passar de especificações 
prescritivas para especificações baseadas em desempenho são:
questão crítica. prejudicado pela falta de concordância, consistência ou padronização nos testes
os requisitos da especificação são atendidos, a estrutura é 'considerada que satisfaz' os 
requisitos de durabilidade. A Norma Europeia (EN
Os métodos de teste geralmente podem ser divididos em simulação de desempenho
(veja mais adiante).
instruções mensuráveis e executáveis que descrevem a aplicação
condições, e muitas vezes não são verificáveis na prática e, portanto, não são 
aplicáveis.
construtor [15], enquanto nas especificações prescritivas, o
As especificações de desempenho exigem uma abordagem informada para entender 
e aplicar materiais de concreto e medidas de construção apropriadas para garantir a 
durabilidade adequada. Embora o general
problemas com esta abordagem são:
endurecimento precoce na estrutura, riscos e responsabilidades entre o
a estrutura concluída ou seus componentes. Na opinião dos autores, isso derrota 
amplamente o objetivo das abordagens baseadas no desempenho,
As especificações de durabilidade para RC devem depender da medição do transporte
requisitos funcionais específicos para betão endurecido». Eles estressam
para medir propriedades de cobertura de concreto (ou outros critérios de especificação).
2.2.3. Abordagem baseada em desempenho para design e especificação de durabilidade
206-1 [12]) adota uma abordagem considerada satisfatória e prescreve
testes e testes de indicadores de durabilidade. Os primeiros abrangem diretamente
métodos. São necessários testes e parâmetros que reflitam o controle de taxa
obra. No entanto, algumas especificações baseadas em desempenho apenas
materiais, sufocando assim a inovação em concreto [13].
De forma encorajadora, agora existem esforços conjuntos em todo o mundo para criar
filosofia de especificações baseadas em desempenho está agora estabelecida
colocado, apenas a resistência à compressão é medida para garantir o cumprimento 
da especificação, usando amostras feitas, curadas e testadas
fornecedor de concreto e construtor são claramente distinguidos.
que é verificar se a estrutura como construída satisfaz os requisitos de
• Eles fornecem um meio de 'recompensar' a boa construção e 'pe
• A abordagem limita a adoção ou desenvolvimento de novas abordagens e
• Abordagens baseadas em desempenho representam uma abordagem mais racional
• Eles permitem a modelagem e previsões de vida útil a serem realizadas
• Em sua forma adequada, eles ajudam a garantir que a estrutura construída
• Os requisitos são muitas vezes obscuros, carecem de detalhes claros sobre a exposição
• Assume-se que a qualidade do concreto entregue é a mesma da estrutura construída. 
Normalmente, uma vez que o concreto tenha sido misturado e
5535
10h40
75 80
10h30
40 65
10,60
9,80
10,50
30 70
10,80
10,00
10.10
9,90
10,70
6050
Resistência à compressão (MPa)
45
10.20
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No entanto, sempre são necessárias boas técnicas de construção, e é aqui que 
geralmente surgem os problemas.
Com este pano de fundo, as abordagens SLD podem ser avaliadas. Os engenheiros 
trabalham com códigos de prática e outros 'padrões', embora devam recorrer aos 
'primeiros princípios' quando necessário, incluindo a realização de modelagem avançada 
usando todas as informações disponíveis, como testes de laboratório, abordagens 
analíticas, etc. A seção a seguir analisa as abordagens codificadas para SLD.
3.3. Projeto de vida útil e estados limites
De acordo com Walraven [34], a aplicação prática de abordagens baseadas em 
desempenho para projeto e codificação de vida útil requer os seguintes elementos: (i) 
critérios de estado limite, (ii) uma vida útil definida, (iii) modelos de deterioração, (iv) 
testes de conformidade , (v) estratégias de manutenção e reparo e (vi) sistemas de 
controle de qualidade. Os critérios de estado limite para desempenho estrutural em 
relação à durabilidade devem ter um significado físico claro, como porcentagem de 
rachaduras ou perda de superfície.
O design de vida útil (SLD) visa uma solução econômica e 'segura' para uma 
estrutura em que a estrutura 'previsivelmente' atenda a todos os requisitos funcionais e 
de durabilidade ao longo de sua vida de projeto, permitindo todas as 'ações' na estrutura 
(incluindo ações ambientais) [31]. O SLD deve 'prever', com precisão razoável, momentos 
críticos quando certas intervenções podem ser necessárias (como manutenção, 
substituição parcial, etc.); pode ser estendido para a avaliação do ciclo de vida para 
quantificar os impactos ambientais e os custos econômicos ao longo da vida da estrutura. 
Para aplicação prática, o SLD requer habilidade e conhecimento do projetista e um cliente 
experiente ou proprietário/gerente da instalação que possa compreender todas as 
complexidades do projeto e das sequências operacionais de uma estrutura.
3.4. Codificação do projeto de vida útil
O desafio é padronizar métodos de teste existentes ou novos, quando necessário, e 
obter aceitação geral na indústria de concreto.
A 'vida útil' de uma estrutura de concreto pode ser definida como 'a
O desenvolvimento de um sistema integrado, no qual os principais parâmetros de teste 
possam ser usados para projeto e especificação de durabilidade, avaliação de 
conformidade no local e como base de pagamento para alcançar a durabilidade, também 
é importante.
período durante o qual uma estrutura ou parte dela deve ser utilizada para o fim a que se 
destina, com manutenção antecipada, mas sem necessidade de grandes reparações» [30]. 
A vida útil refere-se a uma condição de estado limite de serviço (SLS). Isso pode ser 
estendido para considerar uma condição de estado limite de durabilidade (DLS) como um 
sublimite dos critérios SLS [3,31]. Cada vez mais, os proprietários de infraestrutura 
exigem vida útil estendida e, portanto, garantir que os critérios de estado limite sejam 
atendidos durante a vida útil dominará o projeto e a operação de RC no futuro. Isso 
levanta a questão mais geral: como se projeta para uma vida útil de, digamos, 50 ou 100 
anos, quando há evidências objetivas limitadas nas quais basear as decisões de 
engenharia? O desafio da previsão racional da vida útil é ainda mais complicado por 
ambientes em mudança (por exemplo, aquecimento global devido ao aumento das 
concentrações atmosféricasde CO2 ), materiais que mudam rapidamente (por exemplo, 
cimentos mais novos, aditivos químicos modernos, agregados reciclados, etc.), em 
conhecimento e modelos adequados , qualidade de construção variável, percepções 
diferentes do que significa 'vida útil' e a impossibilidade de verificação a longo prazo. O 
'valor social' colocado na infraestrutura concreta, onde a sociedade (através de vários 
processos sociais e políticos) precisa entender e atribuir um 'valor' à infraestrutura 
construída, é igualmente importante. O problema não é simples!
medição da resistência do concreto contra a entrada de contaminantes, como cloretos 
(por exemplo, NT BUILD 443 [22], NT BUILD 492 [23], ASTM C1556 [24]), ou dióxido de 
carbono (câmara de carbonatação acelerada [25]), normalmente em condições 
aceleradas. Estes últimos referem-se a propriedades do material, como resistividade 
elétrica (por exemplo, penetração rápida de cloreto [26] ou migração [23]), e o teste do 
Índice de Condutividade de Cloreto da África do Sul [27]), permeabilidade ao gás (por 
exemplo, o Torrent Tester [28], ou o teste South African Oxygen Permeability Index [29]), 
que pode ser usado para prever a resistência do concreto contra a deterioração.
3. Previsão de vida útil
A chave para melhorar a durabilidade do concreto armado é que as estruturas 
construídas atendam a critérios críticos de desempenho em relação aos prováveis modos 
de deterioração. O objetivo é garantir que a estrutura, durante sua vida útil, não se 
aproxime de um “estado limite” de serviço (ver mais adiante). O objetivo das especificações 
baseadas em desempenho é garantir que uma probabilidade aceitável de desempenho 
de durabilidade seja alcançada. A mudança de especificações prescritivas para 
especificações de desempenho é um dos passos importantes necessários para resolver 
as deficiências atuais no projeto e construção de concreto armado.
3.1. Introdução
modelagem de deterioração. O 'Service Life Modelling' (SLM) (veja mais adiante) oferece 
essas ferramentas quantitativas, abrangendo aspectos como otimização econômica, 
eficiência operacional e desempenho estrutural e estético sustentado. Assim, 'previsão 
de vida útil', 'modelagem de vida útil' e 'projeto de vida útil' estão intimamente relacionados, 
na verdade inseparáveis: o projeto racional precisa de bons modelos, e os modelos 
informam o projeto e permitem a previsão. Os desenvolvimentos na previsão da vida útil 
estão intimamente ligados com os desenvolvimentos no projeto da vida útil, que é, 
portanto, revisado nas seções a seguir.
3.2. Definição, propósito e escopo da previsão de vida útil
A previsão de vida útil (SLP) é a capacidade de estimar quantitativamente, com um 
nível definido de confiabilidade, por quanto tempo uma determinada estrutura cumprirá 
sua função pretendida sem se aproximar dos estados limites de serviço ou durabilidade. 
A vida útil necessária deve ser definida pelo proprietário considerando os interesses de 
outras partes interessadas, que podem incluir usuários, concessionárias ou a sociedade 
como um todo. A definição da vida útil do projeto precisa considerar, com níveis de 
confiabilidade alvo claramente definidos, o que constitui o fim da vida útil da estrutura ou 
de suas partes individuais [32]. Em última análise, o objetivo e o escopo do SLP é o 
fornecimento e gerenciamento de infraestrutura que realiza todo o seu valor econômico 
e funcional. Isso requer abordagens baseadas no desempenho.
Engenheiros precisam de ferramentas para previsão de vida útil, o que implica
A importância dos códigos de prática torna essencial que novas abordagens viáveis 
sejam codificadas. Os códigos refletem o status atual do projeto, neste caso, o projeto de 
durabilidade e os desenvolvimentos futuros esperados; eles também devem definir 
claramente os conceitos de projeto de durabilidade e os meios para alcançar o 
desempenho esperado a longo prazo [33]. Infelizmente, os códigos, incluindo as 
disposições de durabilidade, muitas vezes demoram a ser atualizados, de modo que 
novos conhecimentos de pesquisa e prática levam muito tempo para aparecer nos 
padrões. Inevitavelmente, a pesquisa corre à frente da implementação, e talvez seja uma 
acusação aos pesquisadores que eles muitas vezes têm pouco sentimento ou 
preocupação com a implementação da pesquisa prática. A escrita de código é um 
trabalho árduo e sempre envolve compromissos entre diferentes visões – algo em que os 
pesquisadores nem sempre são bons!
Uma advertência importante, no entanto, é que muitas estruturas ou partes delas 
não sofrem deterioração severa, caso em que a atenção às boas práticas de construção, 
incluindo um bom projeto de mistura, compactação, cura, atenção à cobertura e assim 
por diante, deve ajudar a garantir durabilidade adequada. Por exemplo, a categoria de 
exposição XO da EN 206-1 [12] indica “Concreto com armadura ou metal embutido: Muito 
seco”, que é descrito como “Concreto dentro de edifícios com umidade do ar muito 
baixa”. Isso normalmente não será agressivo ao concreto e pode-se esperar que o 
concreto dure virtualmente indefinidamente. Tais casos constituem uma proporção 
significativa de estruturas e elementos estruturais globalmente, e abordagens de projeto 
excessivamente sofisticadas não são necessárias aqui.
M. Alexander e H. Beushausen
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M. Alexander e H. Beushausen
Equações de design, modelos numéricos
Parecer especializado, 
classificação de exposição
Supervisão/Inspeção
Controle de condição durante a 
vida útil
Valor característico, valor de projeto e 
fator de segurança parcial
Evitando a 
deterioração
Verificação do projeto por meio de avaliação ou julgamento de especialistas
Plano de qualidade para execução e seleção de materiais
Fator de segurança 
parcial
Modelos 
probabilísticos
Valores prescritos, 
classes de exposição
Parâmetros 
de projeto
Parâmetros 
estatísticos
Critérios de projeto
Parâmetros 
de projeto
Abordagem 
considerada para satisfazer
Probabilidade completa
Manutenção
Pesquisa de Cimento e Concreto 122 (2019) 17–29
22
R(t) S(t) ÿ > 0
Fig. 5. Resumo das abordagens de projeto de vida útil [35].
abordagens de código atuais para projeto de estado limite.
conjunto de 'regras' de projeto para previsão de durabilidade e vida útil. O
resistência do material (Fig. 6). Esses modelos devem ser validados para dar
falha estrutural).
resistência do material e dados de 'carga'. Esses dados muitas vezes não são suficientemente
As duas primeiras opções envolvem a avaliação quantitativa do desempenho de 
uma estrutura usando a teoria do estado limite, documentada na ISO 2394
segurança estrutural e estabilidade (ver, por exemplo , [40]). O SLS considera a 'falha' 
de serviço devido à deterioração do material (por exemplo, ASR, sulfato de aderência) 
ou deflexão excessiva, rachaduras e vibração. O DLS descreve
que pode incluir despassivação da armadura, fissuração devido
O projetista deverealizar a verificação de desempenho de uma estrutura
metodologia é baseada em modelos quantitativos para o “carregamento” (ou seja,
A Fig. 6 mostra que o projeto de estado limite é formulado em termos de um
(Boletim fib 34 [30]), Código de Modelo fib 2010 [32], ISO 13823 [35], ISO
especificações prescritivas de durabilidade, com base na seleção de valores de projeto 
(por exemplo, dimensionamento, seleção de material e produto, execução
que a 'falha de material' é considerada uma questão de durabilidade, uma vez que reduz
estado limite, com referência aos estados limites definidos na Etapa 1 (ou seja, um
a estrutura com o tempo.
opções, que também são replicadas no fib Model Code for Service Life
projetistas somente se os parâmetros do modelo estiverem de acordo com o desempenho
(1).
critérios usados. Assim, os principais parâmetros do modelo devem ser
De acordo com Bentur [33], o processo de projeto envolve quatro etapas: (1)
3.4.1. ISO 13823
resultados realistas, representativos e confiáveis. O método também deve ser
Os conceitos e definições discutidos acima estão embutidos em
disponível ou confiável.
[39], com três estados limites: estado limite último (ULS), serviço
'desigualdade': que o desempenho dependente do tempo (R(t)) ('Resistência')
16204 [36], Eurocódigo 2 (EN 1992-1:2004 [37]), e o ACI 365.1R-17
procedimentos). A diferença entre a abordagem "considerada para satisfazer"
a vida útil da estrutura.
estado limite de serviço (SLS), que se refere ao ponto além do qual
A abordagem de fator parcial, usando fatores parciais estatisticamente derivados, 
pretende ser uma ferramenta de projeto prática e estatisticamente confiável.
Design (fib [30]) são: abordagem probabilística completa; semi-probabilístico
os requisitos de serviço especificados não são mais atendidos, e um
No entanto, os fatores parciais devem ser derivados usando os mesmos modelos que
abordagem (desenho de fator parcial); regras consideradas para satisfazer; e evasão
mensuráveis na prática do local, implementáveis na construção e incorporadas nas 
especificações do projeto de forma que sejam verificáveis
quantificação do mecanismo de deterioração usando modelos realistas para
A ISO forneceu uma metodologia de estado limite [35] resumida em
com base em métodos de teste apropriados com avaliação estatística. Pesquisas 
consideráveis ainda são necessárias para produzir modelos confiáveis.
padrões e códigos, como o código de modelo fib para design de vida útil
A 'abordagem considerada satisfatória' é conceitualmente semelhante à atual
o ponto em que a 'falha' de durabilidade ocorre, por exemplo, iniciação da corrosão em
à corrosão do aço, fragmentação do concreto, colapso por perda de
para garantir que o estado limite especificado não seja alcançado dentro da vida útil 
prevista. A verificação de desempenho depende do
ações ambientais) e a “resistência” (ou seja, resistência do
da estrutura deve ser maior do que os requisitos de projeto de destino (S
[38] relatório. Esses documentos procuram estabelecer uma abordagem para
e as regras de projeto convencionais, é que ele deve ser baseado em
A abordagem probabilística completa deve ser usada para casos excepcionais.
apenas estruturas. Baseia-se em modelos probabilísticos de deterioração e
estado limite (ULS), que está associado ao colapso ou formas semelhantes de
a abordagem probabilística completa, ou seja, considerando a variabilidade de
de deterioração.
no local. Existem muito poucas dessas abordagens na prática atualmente.
descrever o processo com precisão suficiente física ou quimicamente, (2) definição dos 
estados limites para o projeto em particular,
(1)
A Fig. 5, que está relacionada a diferentes abordagens de projeto de vida útil. O
estado limite (SLS) e estado limite de durabilidade (DLS). Os endereços ULS
uma estrutura RC. Pode-se argumentar que o DLS é um subconjunto do SLS, então
seção transversal da armadura, etc., (3) cálculo da probabilidade de superação dos 
estados limites definidos no Passo 2, aplicando os modelos adotados no Passo 1, e (4) 
definição do tipo de
abordagem probabilística utilizada, ou seja, fator probabilístico total ou parcial (semi-
probabilístico). Isso requer 'previsão de vida útil', ou seja, o uso de modelos adequados 
ou ferramentas preditivas que descrevam o estado de deterioração de
concreto contra as ações ambientais consideradas). O design
Os modelos de deterioração, geralmente matemáticos, são úteis para
(t)) ('Carregamento', neste caso, carregamento ambiental), expresso pela Eq.
projeto para proporcionar durabilidade. As seções a seguir revisam alguns dos
e modelos químicos para concreto, e não apenas na experiência prática; é, portanto, 
mais 'baseado no desempenho'. Também deve ser calibrado em relação à abordagem 
probabilística total, garantindo uma
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M. Alexander e H. Beushausen
uma vez que os principais materiais e fatores de construção não são verificados durante a 
construção real. No entanto, é um passo em frente positivo se o especificado
parâmetros (resistência à carbonatação, ingresso de cloretos) da experiência de campo de 
estruturas semelhantes. Além disso, métodos de teste são propostos
• quantificações, custos, intervenções (por exemplo, manutenção) e assim por diante
menciona o Método de Migração Rápida de Cloreto [23]. Notavelmente, MC 2010
uma forma iterativa.
geralmente há pouco consenso internacional sobre modelos que preveem
concreto.
A Fig. 5 também está refletida no fib Model Code (MC) 2010 [32], que
categoriza as abordagens para o projeto de vida útil como: probabilística completa,
'Modelagem' é aqui definida como uma estimativa quantitativa do estado dependente do 
tempo de uma estrutura de concreto em relação à deterioração, com
(por exemplo, BS EN 13295 [25]), prescrevendo as dimensões da amostra, curando
abordagens podem ser usadas, embora uma abordagem totalmente probabilística seja 
desejável para grandes projetos de infraestrutura pública ou estruturas de prestígio.
• a deterioração e o desempenho do material são quantificados na medida em que
A quarta abordagem para o projeto de vida útil, evitar a deterioração, requer o uso de 
materiais resistentes à deterioração, como
pode ser considerado racionalmente.
análise de custo do ciclo de vida.
com base no período de iniciação da corrosão, ou seja, o estado limite de despassivação.
ações ambientais de forma semelhante ao projeto para carregamento e são
afirma que os modelos são válidos apenas para concreto não fissurado, mas não
O fib MC SLD define 'Vida útil do projeto' como o período durante o qual um
Ambos os documentos, fib MC 2010 e fib MC SLD, apresentam previsão
precisão suficiente para que as saídas possam ser usadas para projeto de engenharia
limites estão relacionados a critérios de desempenho reais, como uma durabilidade relevante
para caracterização baseada no desempenho de propriedades de materiais de concreto.
projeto de fator parcial, considerado satisfatório, e prevençãode deterioração,
Esses projetos geralmente podem se dar ao luxo de levar material considerável
possível (incluindo efeitos cinéticos ou de taxa),
aço inoxidável, ou sistemas de proteção de concreto, como revestimentos,
condições, idade do teste, duração do teste e condições de exposição. Por
4. Modelagem (deterioração do concreto armado)
Os engenheiros de projeto podem usar os modelos de previsão fornecidos para selecionar
portanto, 'inteligível' para engenheiros de projeto estrutural. Outra mentira
valores limitantes para projeto, seleção de material e execução, são determinados a partir da 
avaliação estatística de dados experimentais e
modelos de deterioração (por exemplo, carbonatação e entrada de cloreto) e os
não fornece orientação sobre como modificar as previsões para cracking
combinações de cobertura de projeto e propriedades do material de concreto. Por
Esta seção abrange a modelagem de deterioração em estruturas de RC e
documento, código de modelo fib para projeto de vida útil (fib MC SLD) [30]
como no MC 2010 e nos documentos ISO discutidos anteriormente. Nenhum desses
Para resistência à carbonatação, o teste de carbonatação acelerada é proposto
indicador [43].
estrutura ou parte dela deve ser usada para o propósito a que se destina, e em
contém várias abordagens para o projeto de vida útil. Em princípio, o
Os aspectos acima foram amplamente resumidos e
a duração do período de corrosão até rachadura, fragmentação ou colapso do
observações de campo e/ou calibração com experiência de longo prazo de
testes e caracterização in loco durante a construção, permitindo assim
• uma abordagem de 'risco' adequada é adotada, com base na confiabilidade (ou seja,
limitar ou eliminar a deterioração da estrutura. A manutenção pode
caracterização da resistência ao cloreto, fib MC SLD afirma que vários
antecede o fib MC 2010, mas reflete um pensamento semelhante. Por exemplo, também
considera principalmente a entrada de contaminantes causando corrosão nas armaduras.
tradição de construção. Uma estimativa de vida útil não é necessária na abordagem 
'considerada satisfatória', tornando-a não uma abordagem verdadeiramente baseada em desempenho,
modelagem de deterioração, o projetista deve obter material adequado
que:
estados limites relacionados associados à corrosão das armaduras (despassivação, fissuração, 
fragmentação e colapso). Com base na observação de que
3.4.2. Códigos de modelo fib (MC 2010 e MC SLD)
abordagens de projeto no fib MC 2010 evitam ou minimizam a deterioração de
detalhado em Bentur [33] ou seja, abordagens de estado limite para durabilidade; abordagem 
probabilística do estado limite; abordagem de projeto de fator parcial; aplicação dos métodos 
de dimensionamento de estados limites; considerados para satisfazer a abordagem; e
a estrutura, MC 2010 afirma que os projetos de vida útil são comumente
ou avaliação. Esses modelos podem ser matemáticos, analíticos, numéricos ou empíricos, e 
agora também baseados em inteligência artificial (IA),
probabilidade), e
ainda ser necessário, como a renovação de revestimentos de tempos em tempos.
métodos podem ser usados para avaliar as características de difusão, e especificamente
alguns dos dados necessários para serem gerados e usados na modelagem, em
23
Pesquisa de Cimento e Concreto 122 (2019) 17–29
Fig. 6. Representação esquemática do projeto probabilístico de vida útil.
Adotado de DuraCreteR17 [41]; Siemes e Visser [42]; ISO 13823 [35].
R, S _
Distribuição da vida útilServiço de destino
Vida útil média
Probabilidade de falha
Tempo
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Pesquisa de Cimento e Concreto 122 (2019) 17–29
24
Os SLMs também são úteis na 'análise posterior' de estruturas existentes quando a 
penetração de contaminantes como cloretos é conhecida para um concreto, ambiente e 
tempo específicos; o modelo pode então ser usado para determinar o tempo de corrosão 
e dano, usando um modelo de dano vinculado. Para uma abordagem probabilística 
completa, a variabilidade também precisa ser considerada.
O modelo STADIUM é um exemplo de modelo de transporte reativo. Possui um 
módulo de transporte para movimento de espécies iônicas em etapas de tempo usando 
difusão de espécies acopladas, acoplamento umidade/temperatura e propriedades de 
transporte dependentes do tempo; e um módulo de química simulando reações entre 
espécies na solução de poros e a pasta hidratada, usando equilíbrios de dissolução/
precipitação. O modelo pode ser usado para projeto de durabilidade e previsão de vida 
útil, bem como análises de estruturas existentes para vida útil restante usando dados de 
campo da(s) estrutura(s) afetada(s). As lacunas incluem a falta de acordo sobre os 
métodos de caracterização para concretos de campo (por exemplo, porosidade, 
coeficientes de difusão, permeabilidade) e efeitos do oxigênio nas propriedades 
eletroquímicas do aço e, portanto, na propagação da corrosão.
4.1. Modelagem de vida útil
freqüentemente usado para prever a taxa de penetração ou carbonatação do cloreto e, 
portanto, o tempo para o início da corrosão [5,6]. Toda a estrutura não atinge esse estado 
ao mesmo tempo, devido a diferenças no aspecto estrutural, qualidade e profundidade do 
recobrimento de concreto, condições de microexposição, etc.; de fato, haverá grande 
dispersão de dados – algo que os SLMs atuais nem sempre incorporam – o que significa 
que é necessária uma abordagem probabilística levando em consideração a variabilidade 
estatística. Além disso, há um crescente reconhecimento de que a iniciação da corrosão 
é inadequada como critério de fim de vida útil. Portanto, mais esforços estão sendo 
direcionados para a modelagem dos mecanismos de propagação da corrosão, o que 
permite estimar quanto tempo levará até que ocorram danos maiores ou quando a 
estrutura precisará de reparo ou manutenção.
Muitos SLMs adotam o modelo de vida útil de dois estágios proposto pela primeira 
vez por Tuutti [46], no qual a deterioração é dividida em duas fases distintas: iniciação e 
propagação, mostrada na Fig. 7. A fase de iniciação é o tempo para 'contaminantes' tais 
como dióxido de carbono ou cloretos para penetrar através da cobertura de concreto para 
atingir o aço, cumprindo qualquer limite
O Service Life Modeling (SLM) combina idealmente modelagem de deterioração e 
modelagem de danos. (A modelagem de danos não é necessária se a iniciação da 
corrosão for considerada o critério de fim de vida útil, no entanto). Os SLMs devem 
fornecer estimativas quantitativas do tempo para danos inaceitáveis (por exemplo, 
rachaduras induzidas por corrosão, fragmentação, perda de seção, etc.). É possível que o 
concreto possa 'deteriorar', por exemplo, sofrer carbonatação substancial mesmo além do 
nível do aço sem ocorrer muitos danos, dependendo do ambiente de exposição. A 
modelagem de danos leva a modelagem de deterioração um passo adiante, avaliando o 
impacto da deterioração no desempenho da própria estrutura de concreto.O objetivo geral 
é a avaliação e gestão estrutural e fornecer aos proprietários de infraestrutura as 
ferramentas para avaliar e gerenciar os aspectos de 'risco'.
4.1.1. Modelos conceituais de vida útil para estruturas RC afetadas por corrosão
Angst [58] argumenta que melhorar a precisão dos modelos de entrada de cloreto 
pode não ser a melhor maneira de melhorar a previsão do início real da corrosão. 
Igualmente crucial é o valor limite de cloreto, Ccrit, que é muito variável e depende de 
muitos fatores nem sempre representados em testes de laboratório, por exemplo, corrosão 
localizada. Seu trabalho também defende a importância de avaliações estruturais reais 
para medir os parâmetros críticos.
critério. Isso causa a quebra da camada passiva do aço, tornando o aço sujeito à 
corrosão ativa. Este período depende da qualidade do concreto, profundidade e condição 
de cobertura, condições de exposição e natureza dos agentes ingressantes. Presume-se 
que danos insignificantes ao concreto ocorram durante este período.
O “LIFE-365” é baseado apenas em simulações de computador, não envolvendo 
testes, usando parâmetros de entrada como proporções de mistura, materiais constituintes, 
medidas preventivas (inibidores de corrosão, revestimentos, aço inoxidável ou revestido 
com epóxi) e condições ambientais. Os outros modelos geralmente exigem a medição 
das principais propriedades da mistura de concreto, com a iniciação da corrosão prevista 
usando as Leis de Fick de difusão (para cloretos), normalmente fornecendo perfis de 
cloreto do coeficiente de difusão relevante do concreto, influências ambientais e 
concentração de cloreto na superfície. Eles tendem a ser baseados em desempenho.
Durante o período de propagação, ocorre a corrosão do aço, geralmente resultando 
em danos progressivos à matriz de concreto. O período de propagação pode ser 
subdividido em diferentes estados limites, como formação de fissuras por produtos de 
corrosão em expansão, delaminação e fragmentação do recobrimento de concreto e perda 
de capacidade estrutural, seguida de colapso final da estrutura .
Para estimar os coeficientes de difusão de cloreto, vários métodos de teste são aplicados: 
os modelos europeu e escandinavo usam o teste de migração rápida de cloreto (RCM) 
[23], enquanto o teste de condutividade de cloreto é usado na África do Sul [57]. Para 
modelos de carbonatação, a resistência efetiva à carbonatação do concreto é comumente 
determinada por meio de ensaios de carbonatação acelerada, nos quais corpos de prova 
curados em laboratório são testados sob condições definidas em um tempo de referência 
selecionado [30].
Outro parâmetro que às vezes não é totalmente reconhecido é o
redes neurais artificiais, e assim por diante. Cada vez mais, modelos de interação de 
transporte ou modelos de transporte reativos (veja mais adiante) estão sendo desenvolvidos.
4.1.2. Modelos práticos de vida útil
SLMs também podem ser construídos a partir de 'primeiros princípios', como modelos 
de transporte reativos. Estes são baseados em princípios termodinâmicos e geoquímicos 
[44], e princípios de escoamento em meios porosos [45]; eles tentam descrever aspectos 
de 'interação de transporte' de fluido ou fluxo iônico no concreto, ou seja, eles modelam 
mudanças no poro e microestrutura do concreto como consequência de mecanismos de 
transporte e reações resultantes, que então influenciam ainda mais os processos de 
transporte . Em relação às previsões, tais modelos não devem ser considerados 
necessariamente precisos, e a complexidade adicional nem sempre justifica os resultados 
obtidos. Em qualquer caso, esses modelos também devem ser calibrados a partir de 
dados do laboratório e do local. Assim, onde a confiabilidade das previsões do modelo é 
crítica, concretos com uma variedade de constituintes e proporções de mistura ainda 
precisam ser testados em ambientes apropriados para coletar dados que podem ser 
usados para calibrar ou construir os modelos e prever a entrada de substâncias nocivas.
Existem vários modelos de vida útil em diferentes regiões globais, em grande parte 
em resposta às condições nessas localidades. A maioria dos modelos cobre a entrada de 
cloreto e dióxido de carbono no concreto, como o modelo europeu “DuraCrete” [47] e o 
norte-americano “LIFE-365” [48]. Na Espanha e na África do Sul, modelos de carbonatação 
e ingresso de cloreto também foram desenvolvidos [11,49], assim como na Escandinávia, 
“ClinConc” [50] e DuraCon [51]. A Tabela 1 fornece um resumo de alguns dos modelos de 
vida útil proeminentes relacionados à corrosão em estruturas de RC.
Conforme mencionado, a previsão de vida útil, o projeto de vida útil e o projeto de 
durabilidade estão inerentemente ligados à modelagem de deterioração e todos são 
essenciais para uma abordagem baseada em desempenho. A 'previsão da vida útil' 
também é frequentemente usada de forma intercambiável na literatura com a 'modelagem 
da vida útil'.
Bentur, avaliando os modelos acima, faz o comentário saliente de que as suposições 
e os algoritmos são difíceis de verificar de forma independente, principalmente porque 
muitas vezes envolvem software proprietário e bancos de dados “internos”, dificultando a 
revisão de sua validade [33].
4.2. Desenvolvimentos no ingresso de contaminantes e modelagem de deterioração - 
literatura recente
4.2.1. Ingresso de cloreto e modelagem de corrosão induzida por cloreto
Os modelos de vida útil para estruturas RC afetadas por corrosão são os mais
A maioria dos modelos atuais de vida útil (SLM) são semi-empíricos, construídos a 
partir de dados de laboratório e local que também são usados para calibração.
M. Alexander e H. Beushausen
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3
2
1
25
Pesquisa de Cimento e Concreto 122 (2019) 17–29
Nível de deterioração
1
[41]
Características
Alexandre et ai. [56]
Gjørv [51]
Baseado na 2ª lei de Fick. Lida principalmente com a entrada de cloreto e carbonatação. Usado em fib
e difusão de cloreto
M. Alexander e H. Beushausen
Abordagem do Índice de Durabilidade
Baseado na lei de Fick. Prevê a força, a entrada de cloreto, craqueamento térmico. Variante do Life 365®
DuraCreta
Software livre (www.Life365.org)
ClinConc
Software proprietário (www.
Obras de Concreto
Baseado na Lei de Fick.
caracterização do material.
Com base na lei de Fick e no RCMT; também usado para controle de qualidade e garantia de qualidade, e
[52]
análise.
[53]
Modelo
Design baseado em desempenho e controle de qualidade baseado em indicadores de durabilidade para carbonatação
Tang [50]
iniciação da corrosão. Também fornece perfis de carbonatação e sulfato. Probabilidade completa.
fib Boletim 34 – Código do modelo para
Mackechnie [55]
Vida-365®
Referência
Código do modelo 2010. Probabilidade completa. Abordagens baseadas em desempenho estão incluídas.
LIVRE
Modelo de difusão de cloreto, baseado na lei de Fick. Semiprobabilística. Fornece o custo do ciclo de vida
DuraCon
Modelagemprobabilística da carbonatação e do ingresso de cloretos. Abordagem baseada em desempenho para
[48]
projeto de vida útil
Andrade e Tavares [54]
Modelo multi-iônico, baseado na equação de Nernst-Planck. Fornece taxa de entrada de cloreto eEstádio®
Modelo de difusão de cloreto.
avaliação da condição durante a vida operacional.
Essas abordagens consistem em modelos de previsão de vida útil, combinando
incluindo validação de campo, cuja informação é atualmente muito limitada.
corrosão induzida por carbonatação; o primeiro normalmente recebe
provavelmente serão menores devido às suas resistividades mais altas. Este último ponto também
subestimado nos modelos existentes.
modelos para medir o impacto da reparação ou reabilitação.
o trabalho de [71], que estudou a carbonatação considerando a contribuição
parâmetros relacionados ao material, como coeficientes de difusão e exposição
tal variação deve ser permitida [59]. Isso é agravado desde o
A literatura mostra um interesse crescente em modelagem de carbonatação,
Há também muito interesse na construção probabilística, e não
Estudos de modelagem de transporte reativo de carbonatação também estão surgindo. 
Por exemplo, Kari et al. [67] defendem uma abordagem além
desenvolvimentos lidam com estruturas de design de sustentabilidade probabilísticas
Cimento de Argila Calcinada (LC3 ), as previsões tornam-se mais difíceis, e
um não pode ser calculado sem fazer suposições sobre o outro.
carbonatação do concreto. Na ausência de estudos de longo prazo incorporando
deve levar em conta a química do SCM (material carbonatável) e reatividade, considerando 
o 'trade-off' entre resistência física e química ao CO2 ingressante (o mesmo se aplica ao 
Clÿ). Assim, alguns
melhorias específicas nos indicadores quantitativos de sustentabilidade [62].
essas variáveis seriam muito úteis, mas todos os modelos precisam de validação
que o teor de cloreto no concreto é mais sensível ao tempo de
fenômenos, eles argumentam que as profundidades de carbonatação podem ser significativamente
carbonatação do que concretos PC simples equivalentes, apesar de menos material de 
mesa carbonatada [65,70]. As taxas reais de corrosão em tais concretos também são
mecanismos de deterioração com estados limites e avaliação do ciclo de vida
Uma abordagem diferente usando modelagem estatística é representada por
levanta a questão de que a carbonatação em si geralmente não é uma preocupação, mas
valor de cloreto de superfície pendente.
dos fatores ambientais. Usando um grande número de resultados (964 casos
Com o advento de novos aglutinantes e materiais como o Limestone
laboratório e, de preferência, testes no local são necessários [63]. Isso permite
valor de cloreto de superfície, Cs. Isso também varia com o tempo, mas muitas vezes é 
considerado que não. Se a variação de tempo for necessária, não está claro por quanto tempo
muita atenção, o último, não muito.
4.2.2. Modelagem de carbonatação
apenas modelos determinísticos (eg [61]). O mais ambicioso dos mais novos
condições a serem avaliadas. Modelos fundamentais que podem lidar com
valor de difusão de cloreto aparente, Da, é dependente do valor de Cs - o
particularmente em relação a SCMs em concreto [4,64-69]. Isso é compreensível, tendo 
em vista o aumento do uso de SCMs em concreto. Esses modelos
'difusão simples', considerando interações íon-íon e íon-sólido em
para o projeto de reparos e reabilitações de concreto destinados a alcançar
Petcherdchoo [60], usando uma análise de sensibilidade, mostrou por exemplo
concretos de metacaulim podem ter resistência semelhante ou até maior a
parâmetros necessários para uma caracterização termodinâmica completa do
1
Adaptado de Tuutti [46] e do boletim fib 34 [30].
Resumo de modelos de vida útil selecionados para corrosão em estruturas RC.
tabela 1
Fig. 7. Processo de deterioração da corrosão das armaduras: modelo bifásico para vida útil.
3
Redução significativa da capacidade estrutural da estrutura ou 
de seus componentes individuais por falha de aderência ou 
redução na seção transversal do reforço de suporte de carga
Despassivação do reforço
www.texasconcreteworks.com
2
4
4
simcotechologies. com)
1
Período de iniciação
Descamação da cobertura de concreto
Tempo de exposição (anos)
Período de propagação
Deterioração reconhecível através de métodos de 
medição não destrutivos
A condição pode ser avaliada por 
monitoramento adequado
Formação de rachaduras
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http://www.Life365.org
http://www.simcotechologies.com
http://www.texasconcreteworks.com
http://www.simcotechologies.com
A corrosão danifica a estrutura de concreto, e o efeito desse dano em danos 
adicionais é importante no futuro. Por exemplo, Bossio et al. [75], abordam a questão 
dos danos relacionados à corrosão, considerando a perda de seção transversal do 
aço, e estendendo as abordagens atuais para condições geométricas mais realistas.
entrada no concreto, exigindo informações sobre concentrações superficiais de 
cloreto e coeficientes de difusão como parâmetros de entrada. No entanto, os códigos 
e padrões fornecem pouca clareza sobre o desenvolvimento a longo prazo dos 
coeficientes de difusão e concentrações superficiais de cloreto, com o resultado de 
que a modelagem do ingresso de cloreto a longo prazo é bastante especulativa. Há 
também uma séria falta de modelos para diferentes cloretos
4.2.3. Modelagem do efeito de danos nos processos de transporte em concreto
Os dois principais objetivos do SLD e do SLM são, em primeiro lugar, ajudar na 
entrega de estruturas de concreto duráveis e, em segundo lugar, fornecer ferramentas 
de engenharia nas quais basear (e justificar) decisões de projeto racionais. A 
alternativa tradicional ao SLD é o uso de abordagens prescritivas para a durabilidade 
do concreto. Com base em discussões anteriores neste artigo, fica claro que
O efeito dos danos nos processos de transporte em concreto é claramente muito 
importante, mas até o momento recebeu pouca atenção, embora haja evidências de 
aumento do trabalho. Todo concreto sofre de falhas e rachaduras, e o trabalho em 
concreto 'não danificado' deve ser considerado 'idealizado'. As investigações estão 
considerando a influência de trincas no transporte de umidade, sensibilidade dos 
mecanismos de transporte a danos e assim por diante. Ghasemzadeh et ai. [72], por 
exemplo, mostraram que a condutividade hidráulica saturada é muito mais sensível 
ao dano do que a sorção ou a resistividade elétrica. Além disso, existem grandes 
diferenças entre as medições da taxa de corrosão em amostras de laboratório e de 
campo [73], que podem ser parcialmente explicadas por 'danos' de exposição natural.
condições de exposição, como a zona atmosférica, o que dificulta a identificação de 
parâmetros de contorno adequados para a modelagem das classes de exposição 
ambiental. Outra deficiência significativa dos modelos SLD existentes é que nenhum 
deles é capaz de explicar de forma confiável
Na modelagem da vidaútil, algumas abordagens e códigos permitem que a 
resistência do material seja baseada na experiência adquirida em estruturas existentes 
e observações de campo; isto é, por exemplo, explicitamente declarado nos fib MCs. 
Isso negligencia que os tipos de ligantes modernos podem ter desempenho de 
durabilidade muito diferente na mesma exposição ambiental, em comparação com a 
estrutura de referência mais antiga. Portanto, é mais sensato verificar as propriedades 
do material do concreto usando métodos de teste adequados. Os testes de simulação 
de desempenho (câmara de carbonatação, difusão em massa) estipulados nos MCs 
são geralmente bem aceitos internacionalmente e entregaram resultados confiáveis 
em relação à carbonatação e ingresso de cloretos no concreto. Esses métodos são 
amplamente aplicados em pesquisas e também podem ser usados para modelagem 
de vida útil baseada em desempenho em estruturas probabilísticas ou determinísticas. 
No entanto, a limitação desses testes de simulação de desempenho é que eles 
geralmente podem ser aplicados apenas na fase de projeto; devido às longas 
exposições de teste necessárias para obter resultados (normalmente 6 a 12 semanas 
para difusão em massa e pelo menos 4 semanas para carbonatação acelerada), eles 
seriam ineficientes para controle de qualidade e avaliação de conformidade da 
estrutura construída. Como os modelos SLD são baseados na resistência do concreto 
à deterioração, as propriedades relevantes do material devem ser verificadas pelo 
menos no concreto fornecido, idealmente também na estrutura construída, para 
verificar as premissas de modelagem. Esta filosofia tem sido aplicada há muitas 
décadas com sucesso ao projeto estrutural de elementos de concreto armado, para 
os quais são necessários corpos de prova e certificados de teste para verificar a 
resistência à compressão do concreto fornecido e a resistência à tração da armadura 
de aço. De fato, os modelos de projeto estrutural não seriam aceitáveis sem a 
implementação de procedimentos adequados de controle de qualidade para os 
materiais usados na construção. A mesma filosofia ainda precisa ser totalmente 
adotada para projeto de durabilidade e verificação de parâmetros de entrada em 
modelos SLD.
Para projeto baseado em desempenho e avaliação de conformidade, métodos 
de teste alternativos foram desenvolvidos em muitos países em todo o mundo, 
normalmente medindo os chamados indicadores de durabilidade relacionados à 
permeabilidade, sorptividade e condutividade elétrica (ver, por exemplo, RILEM TC 
NEC [21]). Embora esses métodos permitam a determinação com eficiência de tempo 
das propriedades do concreto relacionadas à durabilidade e forneçam meios úteis de 
controle de qualidade durante e após a construção, a maioria deles não foi 
desenvolvida a um nível em que possa ser usada na modelagem de vida útil (RILEM 
TC PSC [4]). Portanto, para usar os modelos de vida útil existentes em um projeto 
baseado em desempenho e esquema de controle de qualidade, ainda são necessárias 
pesquisas sobre o uso de métodos de teste práticos na modelagem de vida útil.
Consequentemente, o SLD só pode desenvolver seu verdadeiro potencial em uma 
estrutura totalmente baseada em desempenho. Isso deve ser considerado e declarado 
mais implicitamente nos respectivos códigos e normas.
A maioria dos modelos SLD faz uso de leis de difusão para caracterizar cloreto
estudos) coletados da literatura, eles derivaram um modelo estatístico, que deu 
relações lineares entre as variáveis, incluindo o coeficiente de carbonatação. Tais 
modelos têm algum mérito em vista de lidar com a grande variabilidade inerente aos 
dados.
A importância de usar dados de avaliações de condições de estruturas existentes 
para melhorar os modelos existentes deve ser enfatizada. Isso é visto no trabalho de 
Samindi et al. [76] e Otieno et al. [73], com uma contribuição adicional de Sylvia et al. 
[77], onde o foco está no uso de mapeamento de potencial para atualizar a previsão 
de vida, e não apenas o modelo de ingresso de contaminantes.
4.2.4. Melhorando os modelos existentes usando dados de campo
O RILEM TC 270-CIM [78] está trabalhando no benchmarking de modelos 
atualmente disponíveis sobre a entrada de cloreto em concreto rachado ou não, 
usando estudos de caso da vida real de ambientes de exposição a cloretos marinhos, 
rodoviários ou próximos à costa [79]. Desta forma, o desempenho e a capacidade de 
aplicação dos diferentes modelos serão avaliados criticamente quanto à sua 
usabilidade prática, e também quanto à sua precisão. Em última análise, o benchmark 
servirá como referência para avaliar os modelos de ingresso de cloreto. Como seria 
de esperar, as principais diferenças nos modelos resultam de diferenças nas condições 
de contorno, o fator de 'envelhecimento', o tipo de modelo usado (numérico ou 
analítico) e se a ligação de cloreto é explicitamente levada em consideração. A ligação 
entre a difusividade aparente e o fator de envelhecimento é importante, uma vez que 
ambos os parâmetros governam a confiabilidade e, portanto, a precisão das previsões 
de entrada de cloreto. O TC está tentando recalcular os dados de referência para 
elucidar os mecanismos subjacentes que regem a mudança da estrutura do poro ou 
morfologia do poro e o impacto relacionado na difusividade.
as abordagens prescritivas não são capazes de atingir os dois objetivos acima, pois 
são amplamente baseadas em suposições desatualizadas e não levam em conta 
adequadamente a deterioração das estruturas de concreto em suas respectivas 
condições de exposição. Nesse sentido, as abordagens SLD são um desenvolvimento 
útil, pois permitem abordar o projeto de durabilidade de forma mais realista e direta, 
considerando as condições de exposição ambiental e as propriedades reais do 
material do concreto em um procedimento de projeto de estado limite. No entanto, as 
abordagens atuais de SLD têm muitas limitações, discutidas nas seções a seguir, que 
precisam ser mantidas em mente para que sejam aplicadas de maneira sensata.
5. Crítica geral do projeto, modelagem e previsão da vida útil, daqui para 
frente
Ožbolt et al. [74] investigaram o transporte capilar de água, oxigênio e cloreto 
através da cobertura de concreto, imobilização de cloreto no concreto, transporte de 
íons OH– através do eletrólito nos poros do concreto e polarização catódica e anódica, 
usando um modelo numérico 3-D baseado em continuum mecânica e termodinâmica 
(modelos mecânicos higrotérmicos) para concreto danificado e não danificado. Tal 
trabalho é geralmente 'validado' por um conjunto de resultados experimentais, mas a 
extensão para situações 'reais' em estruturas de campo é uma tarefa urgente. 
Beníteza et al. [64], da mesma forma, tentaram relacionar a modelagem de ingresso 
aos danos reais nas estruturas, tendo em vista as crescentes taxas de degradação 
provavelmente devido aos