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30/03/2022 1 Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Patologia das estruturas de concreto Denise Dal Molin NORIE / PPGCI / UFRGS dmolin@ufrgs.br Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin ? CULPADO BAIXA VIDA ÚTIL DO CONCRETO RESPONSÁVEL PELA ESPECIFICAÇÃO E EXECUÇÃO DO CONCRETO CONCRETO Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Projetar para garantir a qualidade e a durabilidade das estruturas de concreto Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin PROPRIEDADES DO CONCRETO X MECANISMOS DE DEGRADAÇÃO Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin DEGRADAÇÃO DAS CONSTRUÇÕES DE CONCRETO DETERIORAÇÃO FÍSICO-MECÂNICO CORROSÃO DO CONCRETO CORROSÃO DA ARMADURA EROSÃO FISSURAÇÃO EXPANSÃO LIXIVIAÇÃO CARBONATAÇÃO DESPASSIVAÇÃO íons gases água 30/03/2022 2 Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin POROSIDADE PERMEABILIDADE ABSORTIVIDADE DIFUSIBILIDADE Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin DEPENDE PRINCIPALMENTE: relação a/c tipo de aglomerante Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin DEPENDE PRINCIPALMENTE: relação a/c tipo de aglomerante Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin ÁGUA NO CONCRETO Água de hidratação ~ 0,20 / 0,21 Água de gel ~ 0,18 / 0,19 Água livre Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin ÁGUA NO CONCRETO Água de hidratação ~ 0,20 / 0,21 Água de gel ~ 0,18 / 0,19 Água livre ~ 0,40 Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin ÁGUA NO CONCRETO Água de hidratação ~ 0,20 / 0,21 Água de gel ~ 0,18 / 0,19 Água livre ~ 0,40 Porosidade / capilaridade 30/03/2022 3 Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Relação água/cimento fck (fc28) (MPa) CP I 32 CP II 32 CP II 40 CP III 32 CP III 40 CP IV 32 CP V ARI/RS CP V ARI 20 (26,6) 0,67 0,61 0,67 0,60 0,66 0,63 0,71 0,74 25 (31,6) 0,61 0,54 0,60 0,54 0,60 0,55 0,63 0,67 30 (36,6) 0,55 0,48 0,54 0,49 0,55 0,49 0,56 0,61 35 (41,6) 0,50 0,42 0,49 0,45 0,51 0,45 0,50 0,55 (Prática recomendada IBRACON, 2003) Cimentos brasileiros Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin ÁGUA NO CONCRETO Água de hidratação ~ 0,20 / 0,21 Água de gel ~ 0,18 / 0,19 Água livre ~ 0,40 Porosidade / capilaridade fck 20 MPa CPV ARI a/c 0,74 ~ 0,34 Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin PENETRAÇÃO DE CLORETOS (STOLFO, AZEVEDO e DAL MOLIN, 1997 - NORIE) 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 0,3 0,35 0,45 0,6 0,8 relação a/agl c a rg a t o ta l (C o u lo m b s ) ARI POZ CP I CPB (MATTOS e DAL MOLIN, 2002 - NORIE) Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin DEPENDE PRINCIPALMENTE: relação a/c tipo de aglomerante Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin 0 1000 2000 3000 4000 5000 Carga passante (Coulombs) 10 30 50 70 0 20 40 60 80 R e s is tê n c ia à c o m p re s s ã o - 1 8 0 d ia s ( M P a ) CP IV POZ CP V ARI CP V ARI + CCA 5% CP V ARI + CCA 10% CP V ARI + CCA 15% CP V ARI + CCA 20% (AZEVEDO e DAL MOLIN, 1999 - NORIE) Penetração de cloretos baixa moderada alta Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin REAÇÕES QUÍMICAS PRINCIPAIS COMPOSTOS DO CIMENTO C3S C2S C3A C4AF + H2O C-S-H + Ca(OH)2 (MEHTA e MONTEIRO, 1994) 30/03/2022 4 Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin C2S + H2O C - S - H + Ca(OH)2 C3S + H2O C - S - H + Ca(OH)2 POZOLANAS cinza de carvão escória de alto forno cinza de casca de arroz sílica ativa metacaulim PRODUTO RESISTENTE (C-S-H) AÇÃO POZOLÂNICA Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin ESTRUTURA INTERNA - ZT Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Abatimento (slump) Dmáx característica do agregado graúdo Resistência característica do concreto – fck Relação água/cimento máxima (NBR 6118) ESPECIFICAÇÃO CONCRETO Tipo de aglomerante ? Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin CORROSÃO DAS ARMADURAS 30/03/2022 5 Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin outras manifestações 9 % corrosão de armaduras 58 % problemas estruturais 14 % detalhes construtivos 4% MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS NAS ESTRUTURAS - PERNAMBUCO (ANDRADE e DAL MOLIN, 1997 - NORIE) Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin movimentação térmica 30 % retração por secagem 12 % detalhes construtivos 11% MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS NAS ESTRUTURAS - RIO GRANDE DO SUL (DAL MOLIN, 1988 - NORIE) problemas estruturais 14 % eletrodutos 14 % corrosão de armaduras 14 % fundações 6% Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin SEM GRAVIDADE GRAVES ASSENTAMENTO PLÁSTICO DESSECAÇÃO SUPERFICIAL RETRAÇÃO POR SECAGEM MOVIMENTAÇÃO TÉRMICA EXTERNA CORROSÃO DA ARMADURA SOBRECARGAS DETALHES CONSTRUTIVOS FUNDAÇÕES ELETRODUTOS INCIDÊNCIA RELATIVA DOS TIPOS DE FISSURAS EM CONCRETO ARMADO SEGUNDO A GRAVIDADE - RS 8% 13% 11% 39% 2% 17% 4% 34% 1% 40% 31% (DAL MOLIN, 1988 - NORIE) Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin 30/03/2022 6 Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin PAPEL DO COBRIMENTO DE CONCRETO PROTEÇÃO FÍSICA PROTEÇÃO QUÍMICA BARREIRA À ENTRADA DE AGENTES AGRESSIVOS E OXIGÊNIO DEPENDE DA PERMEABILIDADE E ESPESSURA DO COBRIMENTO BARREIRA À FORMAÇÃO DA PILHA DE CORROSÃO NA ARMADURA DEPENDE DA MANUTENÇÃO DA CAMADA PASSIVANTE, QUE OCORRE EM pHs 12.5 Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin INIBE A CORROSÃO DO AÇO pH 12,5 SUPERFÍCIE DO CONCRETO ARMADURA camada óxida microscópica passivadora PROTEÇÃO QUÍMICA (estável em pH elevado) cobrimento Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin DIAGRAMA DE POURBAIX Equilíbrio potencial-pH para o sistema Fe-H2 a 25 oC (Gentil, 2003) pH E ( V ) (Gentil, 2003) Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin DIAGRAMA DE POURBAIX (Gentil, 2003) Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin INIBE A CORROSÃO DO AÇO pH 12,5 SUPERFÍCIE DO CONCRETO ARMADURA camada óxida microscópica passivadora PROTEÇÃO QUÍMICA (estável em pH elevado) cobrimento Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin PERDA DA PROTEÇÃO ? COMO PODE PERDER A PROTEÇÃO 1. 2. 3. 4. 5. Carbonatação do concreto Penetração de agentes agressivos Agentes agressivos incorporados ao concreto Má execução Características do meio ambiente Fissuração 6. 30/03/2022 7 Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin 1. CARBONATAÇÃO DO CONCRETO pH cai de 12.5 para < 9 MODELO DIFUSÃO CO2 REAÇÃO QUÍMICA Reação com o Hidróxidode Cálcio Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O Difusão do CO2 pelos poros e vazios CO2 Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin CORROSÃO POR CARBONATAÇÃO CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin TESTE COM FENOLFTALEÍNA PROFUNDIDADE DE CARBONATAÇÃO Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Umidade Relativa Relação a/c Fatores Intervenientes Tipos de Cimento Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin 30 50 70 90 0 2 4 6 UR (%) Idade: 42 dias Relação água/cimento de 0.65 CP POZ AF ARI Carbonatação x Tipo de Cimento (WOLF e DAL MOLIN, 1989 - NORIE) 30/03/2022 8 Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Carbonatação x Tipo de Cimento (WOLF e DAL MOLIN, 1989 - NORIE) 30 50 70 90 2 0 4 6 8 10 12 14 2 0 4 6 a/c = 0.5 UR (%) CP POZ AF ARI a/c = 1.0 Idade: 42 dias Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Carbonatação x Umidade Relativa (WOLF e DAL MOLIN, 1989 - NORIE) Idade: 42 dias cimento pozolânico 0,40 0,50 0,65 0,80 2 0 4 6 8 10 12 14 a/c UR [%] 50 70 90 1,00 Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Carbonatação x Umidade Relativa a/c 2 0 4 6 8 10 12 14 0,40 0,50 0,65 0,80 1,00 UR [%] 50 70 90 Idade: 42 dias cimento portland comum (WOLF e DAL MOLIN, 1989 - NORIE) Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Carbonatação x Relação a/c a/c 2 4 6 8 10 12 14 Idade: 42 dias UR: 70% (WOLF e DAL MOLIN, 1989 - NORIE) CP POZ AF ARI 0,40 0,50 0,65 0,80 1,00 Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Carbonatação x Relação a/c 1 2 3 10 15 0,4 0,5 0,65 0,8 1,00 1,20 1,50 a/c 28 dias de idade Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Estimativa da Profundidade Carbonatada y 10 Anos [mm] 30 Anos [mm] 18,3 11,7 6,6 31,8 20,3 11,5 0,65 0,55 0,48 y = 5,8 t y = 3,7 t y = 2,1 t a/c Profundidade 30/03/2022 9 Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Carbonatação x Tempo Profundidade Carbonatação [mm] Tempo (√anos ) DUPLICANDO A ESPESSURA DO COBRIMENTO AUMENTA VIDA ÚTIL EM 4 VEZES Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Umidade Relativa Relação a/c Fatores Intervenientes Tipos de Cimento Maiores profundidades de carbonatação entre 60 – 85% Condições de cura Eficiência das adições Variável mais importante VARIÁVEL CONTROLADA Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Carbonatação em concreto ecc= EXP[-16,99+(8,75ac)+(1,04ad)+(1,41acad)](t^2,64) r2 = 94,81% 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0 5 10 15 20 25 30 0% 5% 10% 15% 20% P ro fu n d id a d e c a rb o n a ta çã o - E cc ( m m ) Relação água/cimento 0 5 10 15 20 Teor de sílica ativa (%) 0,30 0,35 0,45 0,60 0,80 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0 5 10 15 20 25 30 Obs 0% Obs 5% Obs 10% Obs 15% Obs 20% 0% 5% 10% 15% 20% P ro fu n d id a d e c a rb o n a ta çã o - E cc ( m m ) Relação água/cimento 0 5 10 15 20 Obs0,30 Obs0,35 Obs0,45 Obs0,60 Obs0,80 Teor de sílica ativa (%) 0,30 0,35 0,45 0,60 0,80 ecc – 126 dias (KULAKOWSKI e DAL MOLIN, 2002 - NORIE) Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Valores observados ecc = 0 mm até 126 dias para a/agl 0,30; 0,35 e 0,45 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0 5 10 15 20 25 30 Obs 0% Obs 5% Obs 10% Obs 15% Obs 20% 0% 5% 10% 15% 20% P ro fu n d id a d e c a rb o n a ta çã o - E cc ( m m ) Relação água/cimento 0 5 10 15 20 Obs0,30 Obs0,35 Obs0,45 Obs0,60 Obs0,80 Teor de sílica ativa (%) 0,30 0,35 0,45 0,60 0,80 0,30 0,32 0,34 0,36 0,38 0,40 0,42 0,44 0,46 0,48 0,50 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 Obs 0% Obs 5% Obs 10% Obs 15% Obs 20% 0% 5% 10% 15% 20% 1,05 1,05 Até a/agl 0,51, ecc < 2 mm (KULAKOWSKI e DAL MOLIN, 2002 - NORIE) Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Variação final da intensidade de corrosão Corrosão por carbonatação Determinada a partir da diferença entre a média das cinco últimas medidas observadas e a intensidade de corrosão inicial VARIAÇÃO FINAL DA iCORR icorr = [1,122 × (aag-0,30)^2] + [3,3 × 10-4 × (aag-0,30) × (sa-5)^2] r2 = 0,888 0 5 10 15 20 0,00 0,03 0,06 0,09 0,12 0,15 a/agl 0,40 obs. 0,55 obs. 0,70 obs. Relação água/aglomerante 0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 i co rr ( A /c m 2 ) Teor de sílica ativa (%) 0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0% obs. 10% obs. 20% obs. Sílica ativa 0% 5% 10% 15% 20% (VIEIRA e DAL MOLIN, 2003 - NORIE) Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin PERDA DA PROTEÇÃO ? COMO PODE PERDER A PROTEÇÃO 1. 2. 3. 4. 5. Carbonatação do concreto Penetração de agentes agressivos Agentes agressivos incorporados ao concreto Má execução Características do meio ambiente Fissuração 6. 30/03/2022 10 Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin 2. PENETRAÇÃO DE AGENTES AGRESSIVOS Cloretos (atmosferas marinhas) Sulfatos Amônia Molhagem: H2O + Cl - Secagem: H2O Cl- EFEITOS • Aumentam a capacidade de condução iônica. • Dissolução do filme passivo. • Não são consumidos nas reações. ARMADURA CONCRETO Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Difusão de cloretos no concreto endurecido AÇO Cl- Molha: H2O + Cl - Seca: H2O TEOR DE CLORETO VARIA COM A PROFUNDIDADE NO TEMPO Superfície p c IMPORTANTE: DEPENDE DA PERMEABILIDADE DO CONCRETO DEPOSIÇÃO DE CLORETOS MOLHA E SECA CONCRETO Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA E DA UMIDADE UR < 60% SEM Eletrólito SEM Oxigênio TOTALMENTE SATURADO SEM CORROSÃO ALTO RISCO DE CORROSÃO UR Média [%] R is c o d e C o rr o s ã o (F a to r s o b re C o b ri m e n to ) + 10°C de temperatura média anual dobra a taxa de corrosão 50 60 70 80 90 100 1 2 3 S a tu ra d o Saturação eventual ou de parte da peça Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Teor máximo de íons cloreto para proteção das armaduras NBR 12655/2015 Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin (Figueiredo, 2014) Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin (adaptado de Figueiredo, 2014) NBR 12655:2015 0,05 NBR 6118:2014 na NBR 12655:2015, 30/03/2022 11 Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Ensaio de Penetração Acelerada de Cloretos • movimentação de íons devido à diferença de concentração e DDP (60V) • mede a carga total passante (Coulombs) durante 6 horas de ensaio NaOH (0,3N) NaCl (3%) 60V i (ASTM C 1202) Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Ensaio de Penetração Acelerada de Cloretos Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Ensaio de Penetração Acelerada de Cloretos 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 0,3 0,350,45 0,6 0,8 relação a/agl c a rg a t o ta l (C o u lo m b s ) ARI (STOLFO, AZEVEDO e DAL MOLIN, 1997 - NORIE) Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Ensaio de Penetração Acelerada de Cloretos (STOLFO, AZEVEDO e DAL MOLIN, 1997 - NORIE) 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 0,3 0,35 0,45 0,6 0,8 relação a/agl c a rg a t o ta l (C o u lo m b s ) ARI POZ Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Ensaio de Penetração Acelerada de Cloretos (STOLFO, AZEVEDO e DAL MOLIN, 1997 - NORIE) 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 0,3 0,35 0,45 0,6 0,8 relação a/agl c a rg a t o ta l (C o u lo m b s ) ARI ARI+5%S.A ARI+10%S.A ARI+15%S.A ARI+20%S.A Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Ensaio de Penetração Acelerada de Cloretos (STOLFO, AZEVEDO e DAL MOLIN, 1997 - NORIE) 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 0,3 0,35 0,45 0,6 0,8 relação a/agl c a rg a t o ta l (C o u lo m b s ) ARI ARI+5%CCA ARI+10%CCA ARI+15%CCA 0,2ARI+20%CCA 30/03/2022 12 Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Ensaio de Penetração Acelerada de Cloretos (STOLFO, AZEVEDO e DAL MOLIN, 1997 - NORIE) Zhang e Malhotra Caldarone et ali 0 1000 2000 3000 4000 5000 28 90 56 idade (dias) C a rg a t o ta l p a s s a n te (C o u lo m b s ) referência 10% MC 10% S.A Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Ensaio de Migração de Cloretos (-) (+) 12V Solução 0,5 M NaCl água deionizada Fatia de concreto (25 mm) Chapa de aço inox Barra de aço inox (1/4") • movimentação dos íons cloreto devido à diferença de concentração e pela DDP (12V) • mede o coeficiente de difusão de cloretos em cm2/s (ANDRADE, 1993 - NORIE) Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Ensaio de Migração de Cloretos Determinação da concentração de cloretos na amostra 3 ml solução da célula positiva 3 vezes por semana Eletrodo de Íon Seletivo Estado não-estacionário Estado estacionário Estado não-estacionário Tempo Concentração de cloretos J fluxo de íons ECFz lTRJ Def ... ... verificação da corrente 24 em 24 h Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Programa Experimental Variáveis de resposta: Coeficiente de difusão de cloretos Penetração acelerada de cloretos Resistência à compressão axial Variáveis analisadas: 91 40 20 0,75 63 30 15 0,60 28 25 10 0,45 14 15 5 0,35 7 5 0 0,28 Idade (dias) T exposição (oC) % sílica ativa a/agl Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Programa Experimental Coeficiente de Difusão de Cl- Variáveis significativas para o Modelo matemático do Coeficiente de difusão de Cloretos: SAeidadeidadeagla temp agla idadeaglaCD 88,0/21,8 / 18,321,9/13,1514,10 relação a/agl idade e relação a/agl X idade relação a/agl X temperatura idade X teor de sílica ativa Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Programa Experimental Coeficiente de Difusão de Cl- 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 relação a/agl C o ef ic ie n te d e d if u sã o d e C l- (X 1 0- 9 c m 2 /s ) 70% (HOFFMANN e DAL MOLIN, 2001) relação a/agl idade e relação a/agl X idade relação a/agl X temperatura idade X teor de sílica ativa 30/03/2022 13 Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Programa Experimental Coeficiente de Difusão de Cl- (HOFFMANN e DAL MOLIN, 2001) relação a/agl idade e relação a/agl X idade relação a/agl X temperatura idade X teor de sílica ativa 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 0 20 40 60 80 100 idade de cura (dias) C o ef ic ie n te d e d if u sã o d e C l- (X 1 0- 9 c m 2 /s ) 0,28 0,35 0,45 0,6 0,75 69% 16% Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Programa Experimental Coeficiente de Difusão de Cl- (HOFFMANN e DAL MOLIN, 2001) relação a/agl idade e relação a/agl X idade relação a/agl X temperatura idade X teor de sílica ativa 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 0 10 20 30 40 50 temperatura de exposição durante a cura ( o C) C o ef ic ie n te d e d if u sã o d e C l- (X 1 0- 9 c m 2 /s ) 0,28 0,35 0,45 0,6 0,75 44% 63% Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Programa Experimental Coeficiente de Difusão de Cl- (HOFFMANN e DAL MOLIN, 2001) relação a/agl idade e relação a/agl X idade relação a/agl X temperatura idade X teor de sílica ativa 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 0 20 40 60 80 100 idade de cura (dias) C o ef ic ie n te d e d if u sã o d e C l- (X 1 0- 9 c m 2 /s ) 0% 5% 10% 15% 20% 13% 100% Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin PC X fc Difusão X fc y = -6E-07x 2 - 0,0037x + 69,081 R 2 = 0,525 0 20 40 60 80 100 0 2000 4000 6000 8000 Carga total passante (Coulombs) fc ( M P a ) 0% sílica ativa y = -2E-07x 2 - 0,0133x + 64,009 R 2 = 0,3879 0 20 40 60 80 100 0 2000 4000 6000 8000 Carga total passante (Coulombs) fc ( M P a ) 20% sílica ativa y = 85,408e -0,0851x R 2 = 0,6519 0 20 40 60 80 100 0 5 10 15 20 coeficiente de difusão de Cl - (x 10 -9 cm2/s) f c ( M P a ) 0% sílica ativa y = 66,56e -0,0669x R2 = 0,5896 0 20 40 60 80 100 0 5 10 15 20 coeficiente de difusão de Cl - (x10 -9 cm2/s) f c ( M P a) 20% sílica ativa fc não é um bom parâmetro para avaliar a durabilidade dos concretos (HOFFMANN e DAL MOLIN, 2001) Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Previsão de Vida Útil (SHA’AT et al, 1994) tD LTR tFzD L erfc C Ct 20 Calcula D a partir dos dados obtidos no ensaio de migração de Cl- (Conc. Cl- X tempo) D é utilizado na equação da 2a Lei de Fick T necessário para que a concentração crítica de cloretos alcance a armadura T em que os agentes agressivos alcançarão a armadura Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Previsão de Vida Útil Concentração externa de Cl- 3,5% Perfil de concentração de Cl- 10 anos Espessura de cobrimento 2,5 cm 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 0 0,5 1 1,5 2 2,5 cobrimento (cm) C l- ( % s o b re a m as s a d e c im en to ) 0% 10% 20% Teor de Sílica Ativa 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 0 10 20 30 40 50 tempo (anos) C l- ( % s ob re a m as sa d e ci m en to ) 0% 10% 20% 7,3 11,3 17,3 +137% +54% a/agl = 0,45 Temp = 25oC Idade = 28 dias 30/03/2022 14 Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Previsão de Vida Útil Concentração externa de Cl- 3,5% Perfil de concentração de Cl- 10 anos Espessura de cobrimento 2,5 cm 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 0 0,5 1 1,5 2 2,5 cobrimento (cm) C l- ( % s o b re a m as s a d e c im en to ) 0,28 0,45 0,75 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 0 10 20 30 40 50 tempo (anos) C l- ( % s o b re a m a s s a d e c im e n to ) 0,28 0,45 0,75 6,8 11,3 17,5 - 157% -56% Teor SA = 10% Temp = 25oC Idade = 28 dias Relação a/agl Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Previsão de Vida Útil Teor SA = 10% Temp = 25oCIdade = 28 dias 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 00,5 1 1,5 2 2,5 cobrimento (cm) C l- ( % s o b re a m as s a d e c im en to ) 5oC 25oC 40oC Concentração externa de Cl- 3,5% Perfil de concentração de Cl- 10 anos Espessura de cobrimento 2,5 cm Temperatura de exposição durante a cura 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 0 10 20 30 40 50 tempo (anos) C l- ( % s o b re a m as s a d e c im en to ) 5oC 25oC 40oC 11,4 14,4 17 49% + +24% a/agl = 0,45 Teor SA = 10% Idade = 28 dias Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin PERDA DA PROTEÇÃO ? COMO PODE PERDER A PROTEÇÃO 1. 2. 3. 4. 5. Carbonatação do concreto Penetração de agentes agressivos Agentes agressivos incorporados ao concreto Má execução Características do meio ambiente Fissuração 6. Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin 3. AGENTES AGRESSIVOS INCORPORADOS AO CONCRETO ADITIVOS ACELERADOS DE ENDURECIMENTO (CaCl2). AGREGADOS CONTAMINADOS (MAR) NaCL, MgSO4. TRATAMENTOS SUPERFICIAIS COM ÁCIDO MURIÁTICO (HCl). AGREGADOS COM PIRITA (FeS2) PODEM GERAR ÁCIDOS ATRAVÉS DE REAÇÕES. Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin PERDA DA PROTEÇÃO ? COMO PODE PERDER A PROTEÇÃO 1. 2. 3. 4. 5. Carbonatação do concreto Penetração de agentes agressivos Agentes agressivos incorporados ao concreto Má execução Características do meio ambiente Fissuração 6. Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin 4. MÁ EXECUÇÃO NINHOS Chuvas Ácidas (pH ~ 3) Poeira Sedimentada (pH ~ 5) (Fuligem) 5. CARACTERÍSTICAS DO MEIO AMBIENTE 30/03/2022 15 Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin PERDA DA PROTEÇÃO ? COMO PODE PERDER A PROTEÇÃO 1. 2. 3. 4. 5. Carbonatação do concreto Penetração de agentes agressivos Agentes agressivos incorporados ao concreto Má execução Características do meio ambiente Fissuração 6. Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin 6. FISSURAÇÃO NBR 6118:2014 Decisão de Projeto a Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin 0 10 20 30 40 50 60 N O R M A S T É C N IC A S COBRIMENTO MÍNIMO [mm] COBRIMENTO MÍNIMO CP 110 / 72 ACI 318 / 83 CEB / 78 EH / 82 NBR / 78 NBR / 03 NBR / 14 Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Ninhos de Concretagem Fissuras 14% 6% Cobrimento Inadequado 59% Outros 15% FISSURAS POR CORROSÃO DA ARMADURA Agentes Agressivos (Atmosfera) 6% (DAL MOLIN, 1988 - NORIE) Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin MECANISMO DA CORROSÃO Fe Cu NaCl Fe++ Na+ Cl- CORROSÃO ELETROQUÍMICA – reação em meio aquoso – e- “PILHA DE CORROSÃO” FORMAÇÃO DE ELETRÓLITO MAIS ATIVO ACELERAÇÃO DO PROCESSO e- 30/03/2022 16 Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin CONDIÇÕES PARA A CORROSÃO Eletrólito Diferença de Potencial Oxigênio Agentes Agressivos Necessárias Favoráveis Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin CORROSÃO DO AÇO NO CONCRETO - Modelo Simplificado - difusão do oxigênio através do cobrimento REAÇÃO SIMPLIFICADA 4Fe + 3O2 2Fe2O3 nH2O anodo: corroído dissolução do aço Fe Fe ++ + 2e - (perda de material) cátodo não corroído 2e- + H2O + ½ O2 2(OH)- NH-4 Cl - ELETRÓLITO água dos poros + íons agressivos Fe++ 2(OH) - 2e - aço despassivado penetração de agentes agressivos O2 Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Fatores Influentes no Processo Redução da Resistividade Formação do Eletrólito CO2 CL- , SO4 - , NH4 -... O2 PARÂMETRO DECISIVO Concreto de Cobrimento ESPESSURA PERMEABILIDADE a/c cura tipo de cimento qualidade Redução do pH Despassivação do Aço Difusão dos Agentes pelo Concreto Água alteração da estrutura de poros, pressão de cristalização, ativação do eletrólito, etc Combustível Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin COBRIMENTO MÍNIMO DE CONCRETO (NBR 6118/14) Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin CLASSE DE AGRESSIVIDADE AMBIENTAL (NBR 6118/14) Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin QUALIDADE DO CONCRETO (NBR 6118/14) 30/03/2022 17 Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin P o te n c ia l d e C o rr o s ã o ( m V ) (VIEIRA e DAL MOLIN, 1998) Potencial de Corrosão ESC (mV) Probabilidade de Corrosão (%) > -200 10 -200 a -350 incerta < -350 90 ASTM C 876-91 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 Relação Água/Aglomerante 0 4 8 12 16 20 Teor de Sílica Ativa (%) -0,63 -0,53 -0,43 -0,33 -0,23 -0,13 POTENCIAL DE CORROSÃO Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin EFEITOS DA CORROSÃO Redução da Seção Transversal CAPACIDADE DE CARGA ADERÊNCIA SEGURANÇA DECRESCE: Formação de óxidos de ferro expansivos gerando altas tensões de tração no interior do concreto Formação de Fissuras Paralelas à Armadura DESPLACAMENTO Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin CORROSÃO DAS ARMADURAS 30/03/2022 18 Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Entrada em vigor da Norma de Desempenho NBR 15.575/13 2013 Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin 6 partes: Requisitos gerais, requisitos para os sistemas estruturais, requisitos para os sistemas de pisos, sistemas de vedações verticais externas e internas, requisitos para sistemas de coberturas, sistemas hidrossanitários NBR 15.575 – Edificações habitacionais – Desempenho Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin ( Métodos de avaliação Critérios de desempenho Requisitos de desempenho Condições de exposição (Agentes internos e externos) • Agentes mecânicos • Agentes eletromagnéticos • Agentes térmicos • Agentes químicos • Agentes biológicos SEGURANÇA - Desempenho estrutural - Segurança contra incêndio - Segurança no uso e operação Norma de desempenho ABNT NBR 15575: 2013 (adaptado de CTE, 2013) HABITABILIDADE - Estanqueidade - Desempenho térmico - Desempenho acústico - Desempenho lumínico - Saúde, higiene e qualidade do ar - Funcionalidade e acessibilidade - Conforto tátil e antropodinâmico SUSTENTABILIDADE - Durabilidade - Manutenabilidade - Adequação ambiental Exigências do usuário Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Durabilidade (qualitativo) Vida útil (quantitativo) Estrutura de concreto armado VUP mínima 50 anos NBR 15575 Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin D e s e m p e n h o Tempo Desempenho mínimo requerido Vida útil Desempenho inicial Desempenho: comportamento em uso de um edifício e dos sistemas que o compõe (NBR 15575). Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin SISTEMA VUP Mínima (anos) Obrigatório VUP Intermediária (anos) VUP Superior (anos) Estrutura ≥ 50 ≥ 63 ≥ 75 Piso interno ≥ 13 ≥ 17 ≥ 20 Vedação vertical externa ≥ 40 ≥ 50 ≥ 60 Vedação vertical interna ≥ 20 ≥ 25 ≥ 30Cobertura ≥ 20 ≥ 25 ≥ 30 Hidrossanitário ≥ 20 ≥ 25 ≥ 30 a Considerando periodicidade e processos de manutenção segundo a ABNT NBR 5674 e especificados no respectivo manual de uso, operação e manutenção entregue ao usuário elaborado em atendimento à ABNT NBR 14037 Vida útil de projeto mínima e superior (VUP)a 30/03/2022 19 Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin ATAQUE QUÍMICO (CORROSÃO DO CONCRETO) Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin REAÇÃO ÁLCALI AGREGADO Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Durabilidade ? CORROSÃO DAS ARMADURAS outras manifestações 9 % problemas estruturais 14 % corrosão de armaduras 58 % MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS NAS ESTRUTURAS - PERNAMBUCO (Andrade e Dal Molin, 1997 - NORIE) Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Durabilidade (qualitativo) Vida útil (quantitativo) VUP mínima 50 anos NBR 15575 Ensaios de laboratório, ensaios in loco, modelos matemáticos de previsão de vida útil, etc. Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Ensaios que estimam a durabilidade CARBONATAÇÃO ACELERADA CORROSÃO ACELERADA Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Ensaios que estimam a durabilidade ABSORÇÃO POR CAPILARIDADE ENSAIO DE PENETRAÇÃO DE ÍONS CLORETOS 30/03/2022 20 Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Ensaios de degradação in loco CORROSÃO NATURAL EM AMBIENTE MARINHO CARBONATAÇÃO EM AMBIENTE URBANO Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin 0 1 2 3 4 5 6 7 8 CP IV - desprotegido (0,65) CP IV - protegido (0,65) CP IV - acelerado (0,65) CP IV - desprotegido (0,55) CP IV - protegido (0,55) CP IV - acelerado (0,55) P ro fu n d id ad e ca rb o n at ad a (m m ) Profundidade carbonatada em argamassas com cimento CP IV Porto Alegre Obs.: A data das análises dos dados dos CPs expostos naturalmente à carbonatação é 24/10/2012, enquanto a dos acelerados é, para a/c=0,55 e a/c=0,65, respectivamente, 23/10/2012 e 25/09/2012. Ensaios acelerados x naturais Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin 0 10 20 30 40 50 60 0 10 20 30 40 50 60 0 5 10 15 20 25 T e m p o ( m e s e s ) T e m p o ( d ia s ) prof. carbo (mm) acelerada natural Coeficientes de aceleração Relação entre carbonatação natural e acelerada a n a t t c (Possan, Andrade e Dal Molin, 2010 - NORIE) Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Protegido Desprotegido Protegido Desprotegido Protegido Desprotegido Protegido Desprotegido CP IV CP V ARI CP II F CP III AF P ro fu n d id ad e d e ca rb o n at aç ão ( m m ) Tipo de cimento Porto Alegre Belém Fortaleza Vitória concretos com relação a/c = 0,65 365 dias de exposição Ensaios naturais in loco em diferentes localidades Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Estruturas de concreto - normalização NBR 6118 - Projeto de estruturas de concreto, NBR 12654 - Controle tecnológico de materiais componentes do concreto, NBR 12655 – Concreto de cimento Portland - Preparo, controle e recebimento, NBR 7212 - Execução do concreto dosado em central, NBR 14931 – Execução de estruturas de concreto, NBR 8953 - Concreto para Fins Estruturais – Classificação por Grupos de Resistência, NBR 9062 – Projeto e execução de estruturas pré-moldadas, NBR 5738 – Concreto – Procedimento para moldagem e cura de corpos-de-prova, NBR 5739 – Concreto – Ensaios de compressão de corpos-de-prova cilíndricos, NBR NM 33 – Concreto – Amostragem de concreto fresco, NBR 10908 – Aditivos para argamassa e concreto – Ensaios de caracterização, NBR 5732 – Cimento Portland comum, NBR 5733 – Cimento Portland de alta resistência inicial, NBR 5735 – Cimento Portland de alto forno, NBR 5736 – Cimento Portland pozolânico, NBR 11578 – Cimento Portland composto, NBR 7211 – Agregados para concreto, NBR NM 67 – Concreto – determinação da consistência pelo abatimento do tronco de cone, .......... Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin NBR 6118 Classes de agressividade Classe Agressividade Tipo de ambiente Risco de deterioração I Fraca Rural Insignificante Submersa II Moderada Urbana Pequeno III Forte Marinha Grande Industrial IV Muito forte Industrial Elevado Respingos de maré 30/03/2022 21 Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Classe de agressividade e qualidade do concreto NBR 6118 Concreto Tipo Classe de agressividade I II III IV Relação água/cimento CA 0,65 0,60 0,55 0,45 CP 0,60 0,55 0,50 0,45 Classe do concreto CA C20 C25 C30 C40 CP C25 C30 C35 C40 Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Concreto Tipo Classe de agressividade I II III IV Relação água/cimento CA 0,65 0,60 0,55 0,45 CP 0,60 0,55 0,50 0,45 Classe do concreto CA C20 C25 C30 C40 CP C25 C30 C35 C40 C(kg/m3) CA e CP 260 280 320 360 Classe de agressividade e qualidade do concreto NBR 12655 Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Classe de agressividade e cobrimento nominal para ∆c = 10 mm NBR 6118 Tipo de estrutura Componente ou elemento Classe de agressividade ambiental I II III IV Cobrimento nominal (mm) Concreto armado Laje 20 25 35 45 Viga/pilar 25 30 40 50 Elementos estruturais em contato com o solo 30 40 50 Concreto protendido Laje 25 30 40 50 Viga/pilar 30 35 45 55 Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Previsão de vida útil de estruturas de concreto Modelos de previsão Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Previsão de vida útil de estruturas de concreto: corrosão de armadura Vida útil de projeto Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin CORROSÃO INDUZIDA POR CARBONATAÇÃO DO CONCRETO pH cai de 12.5 para < 9 MODELO DIFUSÃO CO2 REAÇÃO QUÍMICA Reação com o Hidróxido de Cálcio Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O Difusão do CO2 pelos poros e vazios CO2 30/03/2022 22 Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin REVISÃO DOS MODELOS DE CARBONATAÇÃO Modelo de Ying-Yu e Qui-Dong (1987) Modelo de Papadakis, Vayenas e Fardis (1989, 1991) Modele de Saetta, Schrefler e Vitaliani (1993) Modelo de Bakker (1993) Modelo de Van Balen e Van Gemert (1994) Modelo de Jiang et al. (1996) Modelo de Funk (1997) Modelo do CEB (1997) Modelo de Al-Akchar, Baroghel-Bouny e Raharinaivo (1998) Modelo de Badouix et al. (1998) Modelo do Duracrete (1999) Modelo de Miragliota (2000) Modelo de Jiang, Lin e Cai (2000) Modelo de Papadakis (2000) Modelo de Thiéry et al. (2004) Modelo de Bary e Sellier (2004) Modelo de Isgor e Razaqpur (2004) Modelo de Saetta e Vitaliani (2004, 2005) Modelo de Thiéry (2005) Modelo de Duprat, Sellier e Nguyen (2006) Modelo de Castellote e Andrade (2008) Modelo de Hyvert (2009) Modelo Possan (2010) Desde 1969 ... Até hoje... Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Equação 1 SMOLCZYK (1969) Equação 2 HAMADA (1969) Equação 3 SMOLCZYK (1976) Equação 4 SCHIESSL (1976) Equação 5 Tuutti (1982) n c ttke 0 t k R ec . 2)25,0()/315,1.(30,0 ac ca k t ff ae cc c . 11 lim t a ccD ec . ).(.2 2 1 21 Modelos matemáticos de degradação tkec . Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Equação 9 PAPADAKIS VAYENAS e FARDIS (1989 e 1991) Equação 12 CEB 238 (1997) Equação 14 JIANG et al. (2000) t SCSCCSHOHCa COD e co c 0 2 0 3 00 0 2 ][2][3][3)]([ ][2 2 n nom c t t t a D ce 0321 ..)....2( tC Crr Cr W URe chd c c 0 1.1 34,0 )1(839 Modelos matemáticos de degradação Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Modelo de Papadakis, Vayenas e Fardis (1989, 1991) (Possan, Andrade e Dal Molin, 2010 - NORIE) profundidade de carbonatação do concreto coeficiente de difusão efetivo do CO2 no material carbonatado tempo concentração molar do CO2 concentração molar dos hidratos concentração molar dos anidros 02 0 3 00 2 ,, 0 2 233 2 2 SCSCCSHOHCa tDCO x cCOe c O índice 0 é relativo às concentrações iniciais (t=0) Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Modelo Possan (2010) para carbonatação ce c UR c co c ad k c c k f URk f COk f adkt f ky fc . 100 )58,0.( 60 . 40 . exp. 20 . 20 22 1 2 2 3 2 1 2 profundidade de carbonatação média do concreto resistência característica à compressão axial do concreto idade do concreto teor de adição pozolânica no concreto teor de CO2 da atmosfera umidade relativa média (Possan, Andrade e Dal Molin, 2010 - NORIE) Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Tipo de Cimento Características do concreto Condições ambientais Condições de exposição Cimento fc Adição CO2 UR Proteção à chuva kce kc kfc kad kco2 kUR CP II E 22,47 1,5 0,32 15,5 1300 AI Prot da chuva 1,30 CP II F 21,68 1,5 0,24 18 1300 CP II Z 23,66 1,5 0,32 15,5 1300 AE Prot. da chuva 1,00 CP III AF 30,49 1,7 0,32 15,5 1300 CP IV PZ 33,26 1,7 0,32 15,5 1300 AE Desp. da chuva 0,65 CP V ARI 22,47 1,7 0,24 18 1300 Modelo Possan (2010) para carbonatação (Possan, Andrade e Dal Molin, 2010 - NORIE) 30/03/2022 23 Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Evolução da profundidade de carbonatação ao longo do tempo, em função da resistência à compressão 0 10 20 30 40 50 60 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 P ro f. d e ca rb o n ta çã o ( m m ) Tempo (anos) 20 MPa 30 MPa 50 MPa Modelo Possan (2010) para carbonatação (Possan, Andrade e Dal Molin, 2010 - NORIE) Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Efeito do tipo de cimento e da resistência à compressão axial na profundidade de carbonatação do concreto 0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 35,0 40,0 CP II E CP II F CP II Z CP III AF CP IV PZ CP V ARI Tipo de cimento P ro fu n d id a d e d e c a rb o n a ta ç ã o (m m ) fc 20 MPa fc 40 MPa t=20 anos Modelo Possan (2010) para carbonatação Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Pesquisador Características do concreto Condições ambientais Condições de exposição Tempo (anos) Região cidade OBS. fc (MPa) tipo de cimento adição UR (%) T (°C) CO2 (%) Desp. da chuva Protegido da chuva tipo teor (%) ISAIA et al. (2001) fc≥28 e fc≤78 CP V SA, CCA CV 10 – AS 50 - CCA 50 - CV 70 25 0,035 - Ambiente interno 0,5, 1, 2 e 4 RS, Santa Maria Ensaio natural KIRCHHEIM (2003) fc≥24 e fc≤46 CP V e CPB - - 70 25 0,035 Ambiente Externo - 0, 1, e 4 RS, Porto Alegre Ensaio natural SANJUÁN et al. (2003) fc≥17 e fc≤58 CEM I* SA, CV 12 - SA 34 - CV 50 ± 5 25 ± 5 0,03 - Ambiente interno de laboratório 0,8 e 2 Madrid, Espanha Ensaio natural e acelerado FIGUEIREDO (2004) fc≥22 e fc≤31 CP II F - - 60 0,035 Ambiente Externo - de 35 DR, Brasília Estrutura real MEIRA (2004) fc≥20 e fc≤32 CP II F CP IV - - 68 ± 4 25 ± 4 0,035 Ambiente Externo - 0,4 a 4 PB, João Pessoa Ensaio natural marinho POSSAN (2004) fc≥23 e fc≤67 CP V SA de 20 70 25 0,035 Ambiente Externo - 7, 10 e 12 RS, Porto Alegre Ensaio natural BOURGUIGN ON (2004) fc≥25 e fc≤45 CP II E CPIII CPIII+E Escória 50 50 27 0,035 - Ambiente interno de laboratório de 1 ES, Vitória Ensaio não acelerado em laboratório GOMES (2006) 25 CP II E - - 0,035 Ambiente Externo Externo e interno 13 e 12 SP, Ribeirão Preto Estrutura real PAULETTI (2009) fc≥18 e fc≤43 CP IV CP I CV 40 70 ± 5 20 0,063 a 0,088 Ambiente Externo Externo e interno controlado 0,5, 1, 2,5, 4 e 5 RS, Porto Alegre e São Leopoldo Ensaio natural e acelerado VIEIRA et al (2009) fc≥20 e fc≤41 CP IV CP V - - 70 ± 7 20 ± 5 0,035 Ambiente externo 0,24 a 1.23 PB, João Pessoa Ensaio natural Carbonatação natural Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin V e ri fi ca çã o d ad o s P o ss an e M e ir a CP V e 20% SA – Externo, desprotegido 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 P ro f. c a rb o n a ta ç ã o ( m m ) Tempo (anos) Previsto Observado 0.30 0,30 0,80 0,80 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 P ro f. c a rb o n a ta ç ã o ( m m ) Tempo (anos) Previsto Observado 0,30 0,30 0,80 0,80 CP V e 0% SA – Externo, desprotegido 0 1 2 3 4 5 6 7 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 P ro f. c a rb o n a ta ç ã o ( m m ) Tempo (anos) Previsto Observado CP IV 0,65 0,65 CP IV 0,57 0,57 CP IV 0,50 0,50 CP IV 0,40 0,40 0 1 2 3 4 5 6 7 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 P ro f. c a rb o n a ta ç ã o ( m m ) Tempo (anos) Previsto Observado CP V 0,65 0,65 CP V 0,57 0,57 CP V 0,50 0,50 CP V 0,40 0,40 Possan Possan Meira Meira CP IV – Externo, desprotegido CP V – Externo, desprotegido Carbonatação natural – validação do modelo proposto Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin V er if ic aç ão d ad o s IS A IA CP V + 25% CV 0 5 10 15 20 25 30 0 1 2 3 4 5 P ro f. c a rb o n a ta ç ã o ( m m ) Tempo (anos) Previsto Observado CV 50 0,36 0,36 CV 50 0,46 0,46 CV 50 0,56 0,56 0 5 10 15 20 25 30 0 1 2 3 4 5 P ro f. c a rb o n a ta ç ã o ( m m ) Tempo (anos) Previsto Observado CV 25 0,34 0,34 CV 25 0,45 0,45 CV 25 0,56 0,56 CP V + 50% CV 0 5 10 15 20 25 30 0 1 2 3 4 5 P ro f. c a rb o n a ta ç ã o ( m m ) Tempo (anos) Previsto Observado CCA 25 0,36 0,36 CCA 25 0,45 0,45 CCA 25 0,56 0,56 0 5 10 15 20 25 30 0 1 2 3 4 5 P ro f. c a rb o n a ta ç ã o ( m m ) Tempo (anos) Previsto Observado CCA 50 0,37 0,37 CCA 50 0,46 0,46 CCA 50 0,56 0,56 CP V + 25% CCA CP V + 50% CCA Carbonatação natural – validação do modelo proposto Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin V er if ic aç ão d ad o s P au le tt i CP I – Externo, desprotegido 0 2 4 6 8 10 12 14 16 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 P ro f. c a rb o n a ta ç ã o ( m m ) Tempo (anos)Previsto Observado CP I 0,70 0,70 CP I 0,55 0,55 CP I 0,40 0,40 0 2 4 6 8 10 12 14 16 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 P ro f. c a rb o n a ta ç ã o ( m m ) Tempo (anos) Previsto Observado CP I 0,70 0,70 CP I 0,55 0,55 CP I 0,40 0,40 CP I – Interno, protegido 0 4 8 12 16 20 24 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 P ro f. c a rb o n a ta ç ã o ( m m ) Tempo (anos) Previsto Observado CP IV 0,70 0,70 CP IV 0,55 0,55 CP IV 0,40 0,40 0 4 8 12 16 20 24 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 P ro f. c a rb o n a ta ç ã o ( m m ) Tempo (anos) Previsto Observado CP IV 0,70 0,70 CP IV 0,55 0,55 CP IV 0,40 0,40 CP IV – Externo, desprotegido CP IV – Interno, protegido Carbonatação natural – validação do modelo proposto 30/03/2022 24 Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Câmara de carbonatação com concentração de 2% de CO2 Externo protegido da chuva Externo desprotegido da chuva Ensaios acelerados Ensaios em ambiente natural Ensaios realizados para ajuste final do modelo • Belém • Fortaleza • Goiânia • Vitória • São Paulo • Porto Alegre • Porto Alegre Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin CAPITAIS CONTEMPLADAS NO ESTUDO: •BELÉM •FORTALEZA •GOIANIA •VITÓRIA •SÃO PAULO •PORTO ALEGRE Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin PLANEJAMENTO DE MOLDAGEM Concretos CORPOS DE PROVA DE CONCRETO – 10X10X36 (cm) CIMENTO RELAÇÃO ÁGUA/CIMENTO 0,45 0,55 0,65 CPII-F 21 21 21 CPIII 21 21 21 CPIV 21 21 21 CPV 21 21 21 TOTAL TRAÇO RICO INTERM. POBRE 252 CPs Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin 30/03/2022 25 Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Externo protegido da chuva Externo desprotegido da chuva Vitória Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Simulação da degradação Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin fck (Mpa) Variação da resistência x Vida útil de projeto Carbonatação do concreto – CPV 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 T em p o ( an o s ) Prof. de carbonatação estimada (mm) 20-Inter 30-Inter 40-Inter (Possan e Dal Molin, 2014 – NORIE/UNILA) 30/03/2022 26 Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 T em p o ( an o s ) Prof. de carbonatação estimada (mm) 20-Inter 30-Inter 40-Inter fck (Mpa) Variação da resistência x Vida útil de projeto Carbonatação do concreto - CPIV (Possan e Dal Molin, 2014 – NORIE/UNILA) Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin CORROSÃO INDUZIDA POR CLORETOS AÇO Cl- Molha: H2O + Cl - Seca: H2O p c IMPORTANTE: Prof. Carb. / Cobrimento DEPENDE DA PERMEABILIDADE DO CONCRETO DEPOSIÇÃO DE CLORETOS MOLHA E SECA CONCRETO Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Modelo Andrade (2010) para cloretos (Andrade, Ribeiro e Dal Molin, 2001 - NORIE) posição da frente de penetração de íons cloreto resistência característica à compressão axial do concreto concentração superficial de cloretos teor de adição pozolânica no concreto temperatura média ambiental umidade relativa média t AdKfK ClTUR ,y , ck ,,, 20 21 701070 1 357 Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 1 1,5 2 2,5 3 v id a ú ti l d e p ro je to ( a n o s ) espessura de cobrimento (cm) CPIIF 0,35 CPIV 0,35 CPV 0,35 CPIIF 0,60 CPIV 0,60 CPV 0,60 Efeito da espessura de cobrimento e do tipo de cimento na vida útil de projeto - ação de cloretos (Andrade e Dal Molin, 2001 – NORIE) Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin 0 10 20 30 40 50 60 10 20 30 40 20 30 40 fck (MPa) cobrimento de concreto (mm) V id a ú ti l d e p ro je to p re v is ta ( d e te rm in ís ti c a ) e m a n o s Variáveis mantidas constantes: CP IV T = 25oC UR = 70% Teor ambiental de cloretos = 1,5%; sem a presença de adições Efeito da Espessura de Cobrimento na Vida Útil de Projeto - ação de cloretos (Andrade e Dal Molin, 2014 – NORIE/PUC) Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin (Andrade e Dal Molin, 2014 – NORIE/PUC) Variáveis mantidas constantes: Previsão de vida útil determinística ação de cloretos Cimento - CP IV; Temperatura média = 25oC; Umidade relativa média = 70%; Teor ambiental de cloretos = 1,5%; sem a presença de adições Espessura de cobrimento (mm) Resistência (MPa) Vida útil de projeto prevista (determinística) em anos 10 20 0,79 20 20 3,15 30 20 7,09 40 20 12,61 10 30 1,77 20 30 7,09 30 30 15,96 40 30 28,38 10 40 3,15 20 40 12,61 30 40 28,37 40 40 50,44 30/03/2022 27 Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Variáveis dos modelos Podem ser consideradas nas simulações de forma determinística ou probabilística Função dos fatores de durabilidade e de degradação D e g ra d a ç ã o o u d a n o Vida útil (tempo) Vida útil média Estado limite de serviço Estado limite de durabilidade Degradação média Distribuição da vida útil Distribuição da degradação Segurança - Dano Determinística Probabilística Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Simulação da degradação Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin (Andrade e Dal Molin, 2014 – NORIE/PUC) Variáveis mantidas constantes: Previsão de vida útil probabilística ação de cloretos Espessura de cobrimento (mm) Desvio- padrão (mm) Coeficiente de variação Resistência (MPa) Desvio- padrão (MPa) Coeficien te de variação Vida útil de projeto média estimada pelo modelo (anos) Desvio- padrão (anos) Coeficiente de variação 40 - - 40 - - 50 - - 40 10 25% 40 - - 54 28 52% 40 20 50% 40 - - 63 72 114% 40 30 75% 40 - - 79 149 189% 40 40 100% 40 - - 99 271 274% 40 - - 40 2 5% 51 5 10% 40 - - 40 5 13% 51 13 25% 40 - - 40 10 25% 54 26 48% 40 - - 40 15 38% 58 39 68% 40 - - 40 20 50% 63 54 85% Cimento - CP IV; Temperatura média = 25oC; Umidade relativa média = 70%; Teor ambiental de cloretos = 1,5%; sem a presença de adições Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Variabilidades existentes nos processos de produção do concreto armado ? Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Variabilidades existentes nos processos de produção do concreto armado Cobrimento de concreto às armaduras vigas Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Obra Presença do Engenheiro Civil responsável Organização do canteiro Condições de limpeza do pavimento medido Utilização de EPI Metodologia na disposição dos espaçadores Certificação de qualidade Total de itens constatados A sim sim sim sim não sim 5 B1 sim sim sim simnão sim 5 B2 sim sim sim sim não sim 5 B3 sim não sim sim não sim 4 C não sim sim sim não sim 4 D não não sim não não não 1 E não sim sim não não não 2 F não não sim não não sim 2 G sim sim sim sim não sim 5 Nível de controle das obras 30/03/2022 28 Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Histograma geral de todas as obras analisadas (Silva, Kirchheim e Dal Molin, 2012 - NORIE) 47% Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Histograma geral de lajes (Silva, Kirchheim e Dal Molin, 2012 - NORIE) 67% Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Histograma geral de vigas (Silva, Kirchheim e Dal Molin, 2012 - NORIE) 36% Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Histograma geral de pilares (Silva, Kirchheim e Dal Molin, 2012 - NORIE) 49% Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin obras de classificação ruim obras de classificação boa obras de classificação excelente Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Análise da variabilidade entre os valores de cobrimento de armadura medidos antes e depois da concretagem em relação ao especificado em projeto. (Campos, Kirchheim e Dal Molin, 2013 - NORIE) 30/03/2022 29 Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Empresa Obra Foco Idade Posição no mercado construtivo Certificado de qualidade A A Prédios Residenciais 45 anos Médio porte não B B Prédios Residenciais 2 anos Grande porte ISO 9001 e PBQP-H nível A C C Prédios Residenciais - Pequeno porte não D D Prédios Residenciais, Comerciais e Industriais 32 anos Pequeno porte ISO 9001 e PBQP-H nível A E E1 Prédios Residenciais 20 anos Grande porte ISO 9001 e PBQP-H nível A E2 Prédios Residenciais 20 anos Grande porte ISO 9001 e PBQP-H nível A E3 Prédios Residenciais 20 anos Grande porte ISO 9001 e PBQP-H nível A F F Prédios Residenciais - Pequeno porte não Síntese do histórico das empresas analisadas Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Obra A ITEM Pilares Lajes Vigas Cobrimento de projeto (cm) 2,50 1,50 2,50 Média dos cobrimentos medidos (cm) 2,35 1,56 2,22 Desvio padrão 0,85 0,62 1,22 Erro percentual -5,87% 4,11% -11,07% 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 F re q ü ê n ci a Erro percentual do cobrimento nas fôrmas Valores < cob. projeto 52% Valores = cob. projeto 3% Valores > cob. projeto 44% ITEM Pilares Lajes Vigas Cobrimento de projeto (cm) 2,50 1,50 2,00 Média dos cobrimentos medidos (cm) 2,61 1,01 1,99 Desvio padrão 1,03 0,49 0,88 Erro percentual 4,40% -32,89% -0,67% Valores < cob. projeto 60% Valores = cob. projeto 2% Valores > cob. projeto 38% 0 2 4 6 8 10 F re q ü ê n ci a Erro percentual do cobrimento após concretagem Fôrmas Após concretagem (Campos, Kirchheim e Dal Molin, 2013 - NORIE) Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Obra E1 ITEM Pilares Lajes Vigas Cobrimento de projeto (cm) 2,50 2,00 2,50 Média dos cobrimentos medidos (cm) 2,06 2,08 3,18 Desvio padrão 0,45 0,49 0,50 Erro percentual -17,75% 3,83% 27,20% Valores < cob. projeto 36% Valores = cob. projeto 11% Valores > cob. projeto 53% 0 2 4 6 8 10 12 F re q ü ê n ci a Erro percentual do cobrimento das fôrmas Fôrmas Após concretagem ITEM Pilares Lajes Vigas Cobrimento de projeto (cm) 2,50 2,00 2,50 Média dos cobrimentos medidos (cm) 2,72 1,22 3,02 Desvio padrão 1,20 0,45 0,50 Erro percentual 8,67% -39,00% 20,67% Valores < cob. projeto 53% Valores = cob. projeto 4% Valores > cob. projeto 42% 0 2 4 6 8 10 12 F re q ü ê n ci a Erro percentual do cobrimento após concretagem (Campos, Kirchheim e Dal Molin, 2013 - NORIE) Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Obra E2 ITEM Pilares Lajes Vigas Cobrimento de projeto (cm) 2,50 1,50 2,00 Média dos cobrimentos medidos (cm) 2,78 2,15 2,48 Desvio padrão 1,02 0,16 0,77 Erro percentual 11,13% 43,33% 23,92% Valores < cob. projeto 20% Valores = cob. projeto 7% Valores > cob. projeto 73% 0 2 4 6 8 10 F re q ü ê n ci a Erro percentual do cobrimento das fôrmas Fôrmas Após concretagem ITEM Pilares Lajes Vigas Cobrimento de projeto (cm) 2,50 1,50 2,00 Média dos cobrimentos medidos (cm) 2,63 0,86 2,06 Desvio padrão 0,83 0,46 0,44 Erro percentual 5,20% -42,89% 2,83% Valores < cob. projeto 54% Valores = cob. projeto 10% Valores > cob. projeto 36% 0 2 4 6 8 10 F re q ü ê n ci a Erro percentual do cobrimento após concretagem (Campos, Kirchheim e Dal Molin, 2013 - NORIE) Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Qualidade de execução Obra Presença do Engenheiro Civil responsável Organização do canteiro Condições de limpeza do pavimento medido Utilização de EPI Metodologia na disposição dos espaçadores Certificação de qualidade Total de itens constatados A sim sim sim sim não não 4 B sim sim sim sim não sim 5 C não não sim não não não 1 D não sim sim sim não sim 4 E1 sim sim sim sim não sim 5 E2 sim sim sim sim não sim 5 E3 sim sim sim sim não sim 5 F sim não sim sim não não 3 Boa Boa Boa Excelente Excelente Excelente Excelente Ruim (Campos, Kirchheim e Dal Molin, 2013 - NORIE) Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Ruim (obra C) Fôrmas Após concretagem 0 2 4 6 8 10 12 14 -100% -80% -60% -40% -20% 0% 20% 40% 60% 80% 100% F re q ü ê n ci a Erro percentual do cobrimento das formas Valores < cob. projeto 58% Valores = cob. projeto 1% Valores > cob. projeto 41% 0 2 4 6 8 10 12 -100% -80% -60% -40% -20% 0% 20% 40% 60% 80% 100% F re q ü ê n ci a Erro percentual do cobrimento após concretagem Valores < cob. projeto 86% Valores = cob. projeto 1% Valores > cob. projeto 13% (Campos, Kirchheim e Dal Molin, 2013 - NORIE) 30/03/2022 30 Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Boas (obras A, D, F) 0 5 10 15 20 25 30 35 -100% -80% -60% -40% -20% 0% 20% 40% 60% 80% 100% F re q ü ê n ci a Erro percentual do cobrimento das fôrmas Valores < cob. projeto 47% Valores = cob. projeto 11% Valores > cob. projeto 42% 0 5 10 15 20 25 -100% -80% -60% -40% -20% 0% 20% 40% 60% 80% 100% F re q ü ê n ci a Erro percentual do cobrimento após concretagem Valores < cob. projeto 43% Valores = cob. projeto 7% Valores > cob. projeto 50% Fôrmas Após concretagem (Campos, Kirchheim e Dal Molin, 2013 - NORIE) Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Excelentes (obras B, E1, E2, E3) Fôrmas Após concretagem 0 5 10 15 20 25 -100% -80% -60% -40% -20% 0% 20% 40% 60% 80% 100% F re q ü ê n ci a Erro percentual do cobrimento das fôrmas Valores < cob. projeto 38% Valores = cob. projeto 6% Valores > cob. projeto 57% 0 5 10 15 20 25 30 35 40 -100% -80% -60% -40% -20% 0% 20% 40% 60% 80% 100% F re q ü ê n ci a Erro percentual do cobrimento após concretagem Valores < cob. projeto 47% Valores = cob. projeto 5% Valores > cob. projeto 49% (Campos, Kirchheim e Dal Molin, 2013 - NORIE) Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin 8.1.5.5 Montagem e posicionamento da armadura O cobrimento especificado para a armadura no projeto deve ser mantido por dispositivos adequados ou espaçadores e sempre se refere à armadura mais exposta. É permitido o uso de espaçadores de concreto ou argamassa, desde que apresente relaçãoágua/cimento menor ou igual a 0,5, e espaçadores plásticos, ou metálicos com as partes em contato com a fôrma revestidas com material plástico ou outro material similar. Não devem ser utilizados calços de aço cujo cobrimento, depois de lançado o concreto, tenha espessura menor do que o especificado no projeto NBR 14931 Execução de estruturas de concreto - Procedimentos Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Espaçadores Como especificar os espaçadores? Como colocar os espaçadores na obra? Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Variabilidades existentes nos processos de produção do concreto armado Resistência do concreto Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin NORIE Variação dos Resultados do Concreto 2009 para Relação a/c 0,50 29,0 33,1 32,1 36,2 26,7 30,2 38,4 35,8 28,5 28,0 29,5 34,0 30,6 21,9 25,7 24,0 29,1 19,6 21,9 26,9 28,5 21,1 19,9 22,6 24,6 23,4 15,0 20,0 25,0 30,0 35,0 40,0 45,0 jan-09 fev-09 mar-09 abr-09 mai-09 jun-09 jul-09 ago-09 set-09 out-09 nov-09 dez-09 R e s is tê n c ia ( M P a ) Variação dos Resultados do Concreto 2009 para Relação a/c 0,58 21,1 25,7 29,0 23,2 31,5 22,2 28,8 32,3 26,2 23,9 28,3 22,0 25,2 15,6 18,1 19,6 16,6 23,5 16,3 20,9 25,6 19,1 16,8 22,4 15,8 17,6 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 35,0 40,0 jan-09 fev-09 mar-09 abr-09 mai-09 jun-09 jul-09 ago-09 set-09 out-09 nov-09 dez-09 R e s is tê n c ia ( M P a ) 7 dias 28 dias 30/03/2022 31 Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin NORIE Variação dos Resultados do Concreto 2010 para Relação a/c 0,58 20,9 24,4 28,2 21,1 26,5 29,8 23,1 15,8 18,1 20,9 17,3 20,4 24,3 17,8 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 35,0 40,0 jan-10 jan-10 fev-10 fev-10 mar-10 mar-10 abr-10 abr-10 mai-10 mai-10 jun-10 jun-10 R e s is tê n c ia ( M P a ) Variação dos Resultados do Concreto 2010 para Relação a/c 0,50 30,3 31,8 25,0 26,5 32,3 27,2 34,4 30,0 24,2 22,1 20,4 20,4 25,2 20,4 25,2 23,7 15,0 20,0 25,0 30,0 35,0 40,0 45,0 jan-10 jan-10 jan-10 fev-10 mar-10 mar-10 abr-10 abr-10 mai-10 mai-10 mai-10 jun-10 jun-10 R e s is tê n c ia ( M P a ) 7 dias 28 dias 7 dias 28 dias Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Metodologia Locais de coleta Obra A →Fase 1: →consumo de cimento de 400kg/m3 (CPII Z) →consistência 220±30mm e brita 0 →traço 1:1,8:2,4:0,57 →Fase 2: →fck 35MPa (para 28 dias) (CPV-ARI RS) →consistência 120±20mm e brita 0 →traço 1:1,9:2,8:0,49 (Mascolo, Masuero e Dal Molin, 2012 - NORIE) Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Resistência à compressão 24,6 MPa (A14) – 41,6 MPa (A17) - Δ17,0 MPa Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 5 3 5 4 5 5 5 6 5 7 5 8 5 9 6 0 6 1 6 2 6 3 6 4 6 5 Série A - 2° fase moldagem 11/11/11 prep. base 08/12/11 ruptura 09/12/11 A 5 3 A 5 4 A 5 5 A 5 6 A 5 7 A 5 8 A 5 9 A 6 0 A 6 1 A 6 2 A 6 3 A 6 4 A 6 5 moldagem 18/11/11 prep. base 15/12/11 ruptura 16/12/11 moldagem 26/11/11 prep. base 22/12/11 ruptura 23/12/11 moldagem 02/12/11 prep. base 29/12/11 ruptura 02/01/12 fc 41,6 MPa fc k 35 MPa 36,7 MPa (A62) - 55,3 MPa (A59) - Δ18,6 MPa (Mascolo, Masuero e Dal Molin, 2012 - NORIE) Resistência à compressão Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Metodologia Locais de coleta Obra B →fck 30MPa (para 63dias) →consistência 180±30mm e brita 1 →traço 1:2,6:3,1:0,53 (Mascolo, Masuero e Dal Molin, 2012 - NORIE) Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 4 1 4 2 4 3 4 4 4 5 4 6 4 7 4 8 4 9 5 0 5 1 5 2 Série B moldagem 26/03/11 prep. base 22/04/11 ruptura 25/04/11 B 4 1 B 4 2 B 4 3 B 4 4 B 4 5 B 4 6 B 4 7 B 4 8 B 4 9 B 5 0 B 5 1 B 5 2 moldagem 02/04/11 prep. base 29/04/11 ruptura 02/05/11 moldagem 09/04/11 prep. base 06/05/11 ruptura 09/05/11 moldagem 26/04/11 prep. base 23/05/11 ruptura 26/05/11 fc 36,6 MPa fc k 30 MPa 29,5 MPa (B47) - 41,3 MPa (B43) – Δ11,8 MPa (Mascolo, Masuero e Dal Molin, 2012 - NORIE) Resistência à compressão 30/03/2022 32 Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin (Guilherme Masuero e Dal Molin, 2021 - NORIE) Resistência à compressão Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin (Guilherme Masuero e Dal Molin, 2021 - NORIE) Resistência à compressão Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin (Guilherme Masuero e Dal Molin, 2021 - NORIE) Resistência à compressão Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin (Guilherme Masuero e Dal Molin, 2021 - NORIE) Resistência à compressão Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Variabilidades existentes nos processos de produção do concreto armado Resistência do cimento Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Amostra Média Desvio- Padrão Coeficiente de Variação 610 36,16 4,89 14% CIMENTO – CP IV 32 – Marca A (Girardi e Dal Molin, 2013 - NORIE) 30/03/2022 33 Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin CIMENTO – CP IV 32 – Marca B Amostra Média Desvio- Padrão Coeficiente de Variação 306 36,21 5,35 15% (Girardi e Dal Molin, 2013 - NORIE) Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin CIMENTO – CP IV 32 – Marca C Amostra Média Desvio- Padrão Coeficiente de Variação 304 36,10 4,40 12% (Girardi e Dal Molin, 2013 - NORIE) Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin CIMENTO – CP IV 32 RS – Marca D Amostra Média Desvio- Padrão Coeficiente de Variação 124 37,83 6,70 18% (Girardi e Dal Molin, 2013 - NORIE) Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin CIMENTO – CP V ARI – Marca E Amostra Média Desvio- Padrão Coeficiente de Variação 72 45,04 4,18 9% (Girardi e Dal Molin, 2013 - NORIE) Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin CIMENTO – CP V ARI – Marca F Amostra Média Desvio- Padrão Coeficiente de Variação 30 45,99 4,26 9% (Girardi e Dal Molin, 2013 - NORIE) Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin CIMENTO – CP I S 32 – Marca G Amostra Média Desvio- Padrão Coeficiente de Variação 28 38,30 4,83 13% (Girardi e Dal Molin, 2013 - NORIE) 30/03/2022 34 Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin CIMENTO – CP II F 32 – Marca H Amostra Média Desvio- Padrão Coeficiente de Variação 26 36,32 3,37 9% (Girardi e Dal Molin, 2013 - NORIE) Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin CIMENTO – CP II Z 32 – Marca I Amostra Média Desvio- Padrão Coeficiente de Variação 81 40,64 5,20 13% (Girardi e Dal Molin, 2013 - NORIE) Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Variabilidades existentes nos processos de produção do concreto armado Agregados Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin B rita Zero 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 0 5 10 15 20 25 # (mm) B rita 0 B rita 1 01V T 02TB 03S T 05S J 06IC 07E M 08P C 09C X 10C S (Rohden, Kircheim e Dal Molin, 2010 - NORIE) Composiçãogranulométrica Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin B rita 1 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 0 5 10 15 20 25 30 35 # (mm) Brita 0 Brita 1 Brita 2 01VT 02TB 03ST 05SJ 06IC 07EM 08PC 09CX 10CS (Rohden, Kircheim e Dal Molin, 2010 - NORIE) Composição granulométrica Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin 30/03/2022 35 Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin n° c e c/e n° c e c/e n° c e c/e n° c e 1 37,99 19,66 1,93 51 38,36 17,34 2,21 101 41,09 14,25 2,88 151 27,93 12,45 2 42,90 8,84 4,85 52 28,92 20,43 1,42 102 22,33 12,84 1,74 152 30,38 11,25 3 41,37 21,46 1,93 53 29,83 19,83 1,50 103 26,01 10,37 2,51 153 30,79 10,96 4 31,63 16,1 1,96 54 29,18 18,62 1,57 104 35,36 7,2 4,91 154 32,66 11,38 5 33,12 8,89 3,73 55 33,14 14,67 2,26 105 39,38 18,09 2,18 155 30,32 10,95 6 35,54 17,38 2,04 56 34,22 20,14 1,70 106 45,03 13,85 3,25 156 26,00 12,48 7 29,11 18,56 1,57 57 28,64 14,14 2,03 107 39,94 7,86 5,08 157 29,8 7,69 8 28,5 11,59 2,46 58 32,28 14,77 2,19 108 27,3 13,77 1,98 158 31,41 13,15 9 42,27 17,85 2,37 59 32,8 14,44 2,27 109 27,74 6,52 4,25 159 24,08 14,07 10 38,26 15,73 2,43 60 29,8 15,49 1,92 110 36,13 9,37 3,86 160 22,45 6,75 11 44,37 13,62 3,26 61 33,36 15,13 2,20 111 31,21 15,81 1,97 161 33,13 9,01 12 36,06 16,16 2,23 62 31,42 12,47 2,52 112 39,1 11,57 3,38 162 35,18 10,46 13 37,42 12,10 3,09 63 34,65 9,47 3,66 113 31,46 9,70 3,24 163 36,45 6,48 14 40 13,3 3,01 64 28,47 16,64 1,71 114 33,53 5,06 6,63 164 32,09 12,30 15 31,19 20,24 1,54 65 26,14 18,50 1,41 115 37,03 10,44 3,55 165 28,85 8,86 16 32,88 17,96 1,83 66 56,44 20,49 2,75 116 22,78 16,59 1,37 166 26,59 7,87 17 33,91 14,90 2,28 67 31,39 12,18 2,58 117 33,21 5,91 5,62 167 25,27 9,94 18 33,31 14,69 2,27 68 38,98 14,89 2,62 118 28,04 13,20 2,12 168 25,73 5,07 19 30,52 13,20 2,31 69 25,92 17,12 1,51 119 24,13 8,63 2,80 169 29,2 14,61 20 26,64 15,45 1,72 70 36,96 10,95 3,38 120 32,42 13,13 2,47 170 54,11 14,50 21 56,91 16,76 3,40 71 39,01 12,68 3,08 121 32,54 14,55 2,24 171 24,3 14,60 22 42,14 22,25 1,89 72 41,37 14,34 2,88 122 28,45 9,93 2,87 172 31,03 6,81 23 33,89 20,12 1,68 73 32,12 15,58 2,06 123 34,95 16,03 2,18 173 31,48 13,29 24 31,38 17,74 1,77 74 40,63 18,54 2,19 124 20,5 13,08 1,57 174 33,88 15,31 25 35,68 14,53 2,46 75 29,04 12,76 2,28 125 31,99 12,35 2,59 175 30,25 8,58 26 50,35 10,46 4,81 76 32,76 12,14 2,70 126 32,04 12,45 2,57 176 25,24 10,39 27 38,98 10,57 3,69 77 32,96 16,90 1,95 127 34,17 13,59 2,51 177 38,21 11,40 28 44,45 16,82 2,64 78 41,08 16,55 2,48 128 31,1 7,03 4,42 178 30,56 17,58 29 32,02 12,13 2,64 79 32,14 16,20 1,98 129 22,98 14,28 1,61 179 24,39 13,07 30 35,29 17,22 2,05 80 39,85 19,90 2,00 130 35,99 11,25 3,20 180 36,46 16,33 31 27,24 13,64 2,00 81 41,68 18,82 2,21 131 43,93 14,99 2,93 181 43,16 11,80 32 35,12 15,84 2,22 82 32,04 16,32 1,96 132 27,08 9,14 2,96 182 26,9 13,29 33 34,87 16,20 2,15 83 33,29 19,63 1,70 133 29,27 13,87 2,11 183 33,42 15,29 34 34,79 16,41 2,12 84 32,96 17,47 1,89 134 27,61 13,93 1,98 184 28,16 13,96 35 30,02 19,56 1,53 85 35,31 18,40 1,92 135 38,77 18,31 2,12 185 31,54 14,31 36 32,88 21,08 1,56 86 30,05 13,22 2,27 136 28,19 16,59 1,70 186 39,53 11,98 37 36,57 13,25 2,76 87 30,66 14,76 2,08 137 30,5 17,38 1,75 187 38,44 13,57 38 33,81 14,16 2,39 88 30,1 16,34 1,84 138 33,76 13,06 2,58 188 34,17 10,84 39 28,62 16,06 1,78 89 39,32 14,61 2,69 139 30,06 9,86 3,05 189 27,46 19,48 40 32,96 13,24 2,49 90 33,42 15,79 2,12 140 28,37 4,73 6,00 190 30,61 13,12 41 39,37 16,96 2,32 91 31,34 6,77 4,63 141 26,35 4,99 5,28 191 33,71 9,37 42 39,13 9,56 4,09 92 24,5 11,47 2,14 142 27,52 6,56 4,20 192 29,6 16,96 43 34,27 13,84 2,48 93 36,19 16,78 2,16 143 49,4 11,52 4,29 193 26,39 9,05 44 32,2 13,25 2,43 94 39,83 17,19 2,32 144 33,8 10,53 3,21 194 35,54 14,98 45 32,43 13,30 2,44 95 33,59 11,06 3,04 145 26,13 11,57 2,26 195 31,16 6,49 46 45,52 15,15 3,00 96 35,78 9,39 3,81 146 12,3 11,17 1,10 196 24,3 10,81 47 36 13,10 2,75 97 26,06 14,35 1,82 147 39,01 14,31 2,73 197 36,1 11,68 48 37,53 15,06 2,49 98 22,36 8,67 2,58 148 34,24 10,59 3,23 198 27,41 9,60 49 29,18 8,23 3,55 99 27,54 16,61 1,66 149 24,2 13,77 1,76 199 29,49 9,38 50 32,6 14,29 2,28 100 29,69 6,66 4,46 150 26,35 17,04 1,55 200 28,49 11,93 c /e 2,24 2,70 2,81 2,87 2,77 2,08 3,88 2,39 1,71 3,33 3,68 3,36 5,63 2,61 3,26 3,38 2,54 5,07 2,00 3,73 1,66 4,56 2,37 2,21 3,53 2,43 3,35 1,74 1,87 2,23 3,66 2,02 2,19 2,02 2,20 3,30 2,83 3,15 1,41 2,33 3,60 1,75 2,92 2,37 4,80 2,25 3,09 2,86 3,14 2,39 Índice de forma = 2,66 No de partículas com IF 3 = 56 (28%) (Rohden, Kircheim e Dal Molin, 2010 - NORIE) Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Com todas estas variabilidades, como garantir VIDA ÚTIL ? Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin RECUPERAÇÃO DE ESTRUTURAS AFETADAS POR CORROSÃO DE ARMADURAS Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin DIAGNÓSTICO CARBONATAÇÃO e/ou COBRIMENTO INSUFICIENTE • RETIRAR CONCRETO CARBONATADO, • LIMPAR A ARMADURA E • RECOMPOR A SEÇÃO DE CONCRETO. IMPREGNAÇÃO SUPERFICIAL • EXTRAÇÃO DE TESTEMUNHOS PARA VERIFICAR A PROFUNDIDADE DE IMPREGNAÇÃO. • SE FOR SUPERFICIAL, RETIRAR O CONCRETO E RECOMPOR A SEÇÃO. • CASO CONTRÁRIO, AGIR COMO EM INCORPORAÇÃO. CUIDADO! Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin DIAGNÓSTICO Zn (ânodo de sacrifício) Em caso de pilares muito contaminados, abandonar a seção existente e refazer o pilar externamente, tomando o cuidado de isolar as superfícies. NaNO2 (inibidor químico) INCORPORAÇÃO 1. 2. 3. Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin RECUPERAÇÃO DE ESTRUTURAS AFETADAS POR CORROSÃO DE ARMADURAS ETAPAS BÁSICAS Limpeza e preparação do substrato Análise da possível redução de seção do aço Recostrução do Cobrimento, que deve: Impedir a panetração de agentes agressivos Recompor seção original do Concreto Propiciar um meio passivante 1 - 2 - 3 - 30/03/2022 36 Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin ANÁLISE DA POSSÍVEL REDUÇÃO DA SEÇÃO DE AÇO ACEITAÇÃO DE UM LIMITE MÁXIMO DE PERDA DE SEÇÃO MENOR QUE 20%. SOLDA À BASE DE ELETRODOS, CONTROLANDO-SE O TEMPO E A TEMPERATURA A FIM DE EVITAR A MUDANÇA DA ESTRUTURA DO AÇO. O AÇO ADICIONADO NÃO CONTRIBUI PARA A RESISTÊNCIA SOB CARGA ESTÁTICA, A MENOS QUE ESTA SEJA ALIVIADA ENQUANTO O REPARO ESTÁ SENDO REALIZADO. Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin RECUPERAÇÃO DE ESTRUTURAS AFETADAS POR CORROSÃO DE ARMADURAS ETAPAS BÁSICAS Limpeza e preparação do substrato Análise da possível redução de seção do aço Recostrução do Cobrimento, que deve: Impedir a panetração de agentes agressivos Recompor seção original do Concreto Propiciar um meio passivante 1 - 2 - 3 - Disciplina Patologia das Estruturas de Concreto Prof. Denise Dal Molin Técnicas eletroquímicas Proteção catódica Realcalinização Extração de cloretos Revestimentos Galvanização Resina epóxi Armaduras especiais Aço inoxídavel Poliméricas Inibidores de corrosão Orgânicos Inorgânicos TÉCNICAS E MATERIAIS USADOS PARA PROTEÇÃO DAS ARMADURAS CONTRA CORROSÃO (Figueiredo e Meira, 2013)
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