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CORROSÃO DAS ARMADURAS: DIAGNÓSTICO E REABILITAÇÃO Discentes: Josué Régio Klaus Newman Murilo Carneiro Thaynara Corrêa Professor Dr. Ênio Pazini Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Introdução Diz-se que uma construção apresenta uma manifestação patológica quando não atende adequadamente uma ou mais funções para as quais foi construído (IBDA,2022). Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Introdução Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Deficiência em projeto Deficiência em execução Uso inadequado da edificação Sinistros fortuitos Má qualidade dos materiais Manutenção inadequada Introdução Fonte: Jonov e Silva (2019) Causas/País Projeto Materiais Execução Utilização7 Inglaterra 49 11 29 10 Alemanha 40 14 29 9 Bélgica 46 15 22 8 França 37 5 51 7 Espanha 32 16 39 13 Brasil 18 7 51 13 Fonte: Carmona (1992) Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Introdução 20% das incidências são corrosão das armaduras. Está presente, além de locais de maresias, em centros urbanos, indústrias, por exemplo. É importante conhecer e identificar as causas das manifestações patológicas, em especial, da corrosão. Além de realizar o diagnóstico correto, o entendimento dos mecanismos de corrosão auxilia na prevenção, na melhoria das técnicas de reabilitação e na manutenção da durabilidade das estruturas de concreto. Fonte:https://www.intech.eng.br/recuperacao-estrutural-de-concreto-armado/, acesso 01 de agosto de 2022 Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Causas da corrosão A corrosão das armaduras é uma das principais causas de deterioração das estruturas de concreto armado, acarretando, além de prejuízos estéticos, diminuição da vida útil das construções (HUSNI et al, 2005). O mecanismo de corrosão das armaduras no concreto trata-se de um processo de natureza eletroquímica, o qual ocorre formação e movimento de partículas com carga elétrica (positiva e negativa) e na presença de um eletrólito condutor, no caso, o concreto (FIGUEIREDO E MEIRA 2011). Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Causas da corrosão O concreto, além do papel estrutural, exerce função de proteção do aço. Física – impedindo o contato direto da armadura com os agentes agressivos e dificultando a penetração dos agentes despassivadores (geralmente gás carbônico (CO2) e íons cloreto (Cl-)), Química – relacionada a manutenção do pH básico o qual gera a formação de uma película passivadora. O processo de corrosão está intimamente ligado com a conservação da camada passivadora a qual depende das condições do ambiente no qual a estrutura de concreto e da qualidade do material e de execução. Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Fonte: Figueiredo e Meira, 2011 Mecanismo eletroquímico da corrosão Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Carbonatação A formação e a estabilidade da película passivadora na superfície da armadura é dependente do nível do pH da solução intersticial contida nos poros da pasta do concreto que circunda a armadura. Os agentes agressivos, presentes na atmosfera, penetram no concreto ocorrendo difusão gasosa na fase aquosa dos poros do concreto, após a solubilização do gás carbônico e da dissolução do Ca(OH)2, os produtos dessas reações reagem entre si, ocorrendo assim, a carbonatação. Fonte: CEB (1984) Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Carbonatação A carbonatação se dá a partir da superfície, formando uma frente de carbonatação, que separa duas zonas de pH muito distintas, uma com pH superior a 12 e outra com pH próxima a 8. Essa frente avança progressivamente para o interior do concreto e, ao atingir a armadura, gera sua despassivação, ou seja o início da corrosão. Foto: Freitas (2014) Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Carbonatação Fatores Condicionantes Características Influenciadas Condições de Exposição Concentração de CO2 -Mecanismo Físico Químico -Velocidade de Carbonatação Umidade Relativa do Ar -Grau de saturação dos Poros -Velocidade de Carbonatação Temperatura -Velocidade de Carbonatação Características do Concreto Composição química do cimento -porosidade da pasta carbonatada -Características do clínquer -reserva alcalina -Teor de adições Traço -porosidade Qualidade de Execução -porosidade -Defeitos -grau de hidratação -Cuidados com a cura Principais fatores que condicionam a velocidade de penetração da frente de carbonatação Fonte: Kazmierczak (1995) Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Cloretos Além da água do mar e atmosferas marinhas, os cloretos podem estar presentes em águas industriais, aditivos aceleradores de pega que contenham CaCl2 , limpeza de pisos e fachadas cerâmicas com ácido muriático, etc. De acordo com Figueiredo e Meira (2011), os íons cloreto (Cl-) penetram nos poros do concreto, conjuntamente com a água e o oxigênio e, ao encontrar a película passivadora da armadura, provocam desestabilizações pontuais nessa película iniciando assim, o processo corrosivo. Fonte: Figueiredo e Meira, 2011 Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Cloretos Interface com o aço Fatores relacionados com o concreto Fatores externos Materiais cimentantes Barreira representada pelo concreto Vazios / falhas Quantidade de C3A Cura Quantidade de umidade Oxidação prévia pH Relação água / cimento Variações de umidade Rugosidade superficial Cinza volante Espessura do cobrimento Concentração de oxigênio Composição da liga Escória Fonte de íons cloreto Sílica ativa Teor de aglomerante Tipo de cátion que acompanha o íon cloreto Temperatura Fonte: Figueiredo e Meira, 2011 Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Profundidade da reabilitação Aspersão de solução fenolftaleína. Intuito: aferir a profundidade de avanço da frente de carbonatação. Natureza: teste semi-destrutivo com aspersão de solução de fenolftaleína. O teste visa avaliar o pH em uma superfície do concreto recém fraturado, demonstrando, mediante a mudança de cor da região, o avanço da frente de carbonatação, cujo pH será inferior a 9, quando a cor do concreto permanecer inalterada e nas regiões onde pH≥9 o concreto mudar para a cor vermelho carmim. Fonte: Figueiredo (2011) Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Profundidade da reabilitação Aspersão de solução de nitrato de prata. Intuito: identificar se há ou não presença de cloretos livres na estrutura de concreto. Natureza: ensaio qualitativo semi-destrutivo com aspersão de solução de nitrato de prata. Resultados: caso haja cloretos livres na estrutura de concreto, será observada a formação de precipitados brancos, indicando a presença do sal de cloreto de prata, ou seja, evidenciando que o quadro de corrosão instalado se deve a ação deste íon. Caso se identifique um escurecimento da estrutura de concreto, fenômeno comumente encontrado em estruturas mais jovens, pode-se inferir que não há cloretos livres, isto é, pode não haver cloretos livres ou estes íons encontram-se na forma combinada. Um terceiro resultado pode ser encontrado quando não há nenhuma mudança de cor, geralmente ocorre em estruturas de concreto mais velhas, nas quais o concreto encontra-se carbonatado. Fonte: Jucá, Selmo, Pazini (2002) Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Profundidade da reabilitação Perfil de cloreto. O ingresso dos cloretosno concreto pode acontecer de várias maneiras. O nível de agressão dos íons cloreto depende muito da quantidade presente no meio ambiente ou inserido no concreto. Tipo de estrutura Teor máximo de íons cloreto (Cl ) no concreto % sobre a massa de cimento Concreto protendido 0,05 Concreto armado exposto a cloretos nas condições de serviço da estrutura 0,15 Concreto armado em condições de exposição não severas (seco ou protegido da umidade nas condições de serviço da estrutura) 0,40 Outros tipos de construção com concreto armado 0,30 Requisitos para o concreto, em condições especiais de exposição. Fonte: ABNT NBR 12655:2015 Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Profundidade da reabilitação Perfil de cloreto. Os resultados apresentados na Figura dizem respeito aos testemunhos extraídos da estrutura de concreto da Ponte Costa e Silva, em Brasília-DF. Fonte: Figueiredo, 2011 CP1 CL 0-15mm (Superfície) CP1 CL 15-30mm CP1 CL 30-45mm CP1 CL 45-60mm (Interno CP1 CL Teor de aglomerante/cimento CP2 CL 0-15mm (Superfície) CP2 CL 15-30mm CP2 CL 30-45mm CP2 CL 45-60mm (Interno) CP2 CL Teor de aglomerante/cimento Cloretos Totais (%) Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Profundidade da reabilitação Perfil de cloreto. Os resultados apresentados dizem respeito aos testemunhos extraídos da estrutura de concreto da Ponte Costa e Silva, em Brasília-DF. CP 1 Profundidade (mm) Cl- / massa cimento 0-15 0,14 15-30 0,03 30-45 0,00 45-60 0,00 CP 2 Profundidade (mm) Cl- / massa cimento 0-15 0,16 15-30 0,00 30-45 0,00 45-60 0,00 Teores de cloretos em diferentes profundidades do concreto no testemunho CP1. Teores de cloretos em diferentes profundidades do concreto no testemunho CP2. Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Profundidade da reabilitação Teores de íons cloretos nas amostras CP1 e CP2. Perfil de cloreto. Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Extensão da reabilitação Resistividade elétrica superficial do concreto. Em processo de corrosão uniforme, com temperatura constante, a diminuição da seção transversal do aço pode ser detectada por meio do aumento da resistência elétrica. A resistividade elétrica do concreto regula o fluxo de íons que se deslocam através das soluções aquosas presentes nos poros do concreto. Critérios de avaliação da resistividade superficial do concreto. Resistividade do Concreto (kΩ.cm) Probabilidade de Corrosão > 20 Desprezível 10 a 20 Baixa 5 a 10 Alta < 5 Muito Alta Fonte: Bungey e Millard, 2001 Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Resistividade elétrica superficial do concreto. A resistência elétrica é medida por meio de eletrodos metálicos e convertida em resistividade elétrica. A resistividade superficial do concreto pode ser influenciada por vários fatores, como a relação água/cimento, o tipo de agente agressivo, a umidade e a idade do concreto. Modelos de sensores para monitorar a resistividade superficial do concreto baseados na técnica dos quatro eletrodos Extensão da reabilitação Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Extensão da reabilitação Potencial de eletrodo (Ecorr). O potencial de corrosão é um método de monitoramento da corrosão normalizado pela ASTM C 876 (ASTM, 1991). Eletrodo de Cobre/Sulfato de Cobre. Potencial de corrosão relativo ao eletrodo de referência de cobre-sulfato de cobre (mV) Probabilidade de corrosão (%) Mais negativo que -350 95 Mais positivo que -200 5 de -200 a -350 Incerta Critérios para avaliação da corrosão, segundo a ASTM C 876. Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas A B Influência da umidade do concreto (A: seco e B: úmido) sobre o potencial de corrosão medido. Extensão da reabilitação Potencial de eletrodo (Ecorr). Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Influência da distância entre o eletrodo de referência e a região em processo de corrosão. Influência da espessura do cobrimento sobre o potencial de corrosão medido. Extensão da reabilitação Potencial de eletrodo (Ecorr). Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Extensão da reabilitação Resistência de polarização (icorr). A resistência de polarização (Rp) é a inércia que um sistema apresenta para iniciar o processo de corrosão quando a armadura é polarizada. icorr (A/cm²) Nível de corrosão < 0,1 Sem corrosão 0,1 - 0,5 Baixa 0,5 - 1 Moderada > 1 Alta Nível de corrosão em função da corrente icorr. Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Preparo e limpeza das superfícies do concreto e da armadura Identificação do local e da necessidade do reparo. Concreto desagregado ou desplacado; Segregações; Concreto com manchas de corrosão ou fissuras que possam afetar as armaduras etc. Profundidade de escarificação já definida. Necessidade de definição da área a ser reparada. Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Preparo e limpeza das superfícies do concreto e da armadura Definição correta de uma área de intervenção é fundamental para a eficácia do processo de reabilitação. Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Preparo e limpeza das superfícies do concreto e da armadura Benefícios: - Redução de áreas de possíveis formação de fissuras; - Facilidade da orçamentação do reparo. Fonte : Souza e Ripper (2009) Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Preparo e limpeza das superfícies do concreto e da armadura Outra necessidade é que a região de escarificação seja adequada de acordo com o material de preenchimento que será utilizado. Possibilidade de formação de bolsas de ar durante o preenchimento da região de intervenção. Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Remoção, preparo e limpeza da superfície do concreto. O preparo do substrato é entendido como o conjunto dos procedimentos efetuados antes da aplicação, propriamente dita, dos materiais e produtos de reabilitação. Técnicas para preparo do elemento de concreto. Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Item Procedimento concreto com superfície seca úmida 3.2.1.1 Escarificação manual adequado adequado 3.2.1.2 Disco de desbaste aceitável adequado 3.2.1.3 Escarificação mecânica adequado adequado 3.2.1.4 Jato de granalha adequado adequado 3.2.1.5 Lixamento elétrico adequado aceitável 3.2.1.6 Martelo de pinos adequado adequado 3.2.1.7 Jato de areia úmida inadequado adequado 3.2.1.8 Disco de corte aceitável adequado 3.2.1.9 Queima controlada adequado inadequado 3.2.1.10 Remoção de óleos e graxas impregnados inadequado adequado 3.2.1.11 Máquina de desbaste superficial aceitável adequado Procedimentos de preparo do concreto. Fonte: Cyted (2003) Técnicas para preparo do elemento concreto. Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas LIMPEZA DA SUPERFÍCIE DAS ARMADURAS 1 - DEMARCAÇÃO DAS ÁREAS A SEREM REPARADAS 2 - REMOÇÃO, PREPARO E LIMPEZA DA SUPERFÍCIE DO CONCRETO Fonte: Duarte (2007) Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas ISO 8501-01:2007 Graus de corrosão das armaduras Fonte: ISO 8501-1:2007 Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Padrão mínimo de limpeza SA 2 ½ almejado para às armaduras sujeitas a corrosão por cloretos. Graus de limpeza das armaduras Fonte: ISO 8501-1:2007 Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Padrão mínimo de limpeza SA 2 almejado para as armaduras sujeitasà corrosão por carbonatação. Graus de limpeza das armaduras Fonte: ISO 8501-1:2007 Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Técnicas de limpeza superficial das armaduras Fonte: Cyted (2005) Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Escovamento manual com cerdas de aço Fonte: http://englucianosilveira.blogspot.com/ (2009) Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Disco de Desbaste Fonte: https://www.bosch.com.br/(2022) Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Lixamento manual ou mecânico Fonte: http://englucianosilveira.blogspot.com/(2009) LIXA PARA METAIS Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Hidrojateamento com abrasivo + Jateamento de água fria sob pressão (≈3000 psi) Fonte: Figueiredo (2022) Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Hidrojateamento de água com pressão acima de 6000 psi Fonte: https://imperserv.com.br/(2022) Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Pistola de agulha Fonte: www.ferramentaskennedy.com.br(2022) Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Remoção de óleos e graxas impregnados Fonte: https://machineryline.com.br/(2022) Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Avaliação da perda de seção A partir do momento em que a região e a profundidade de escarificação foram identificadas, parte-se para a avaliação dos possíveis danos causados nas armaduras. Fonte: Figueiredo (2021) Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Necessidade que a retirada do material (concreto) compreenda toda extensão da armadura que foi danificada. Avaliação da perda de seção Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Medida da perda de seção e critério para reposição Determinação da área de aço perdida devido ao processo de corrosão. Fonte: Souza e Ripper (2009) Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Importante se ater as definições: As: Área da seção transversal da armadura longitudinal de tração. As’: Área da seção transversal da armadura longitudinal de compressão. Critérios para reposição de armaduras: Medida da perda de seção e critério para reposição Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Importante se ater as definições: As: Área da seção transversal da armadura longitudinal de tração. As’: Área da seção transversal da armadura longitudinal de compressão. Critérios para reposição de armaduras: FATOR DE MINORAÇÃO DE RESISTÊNCIA DO AÇO Medida da perda de seção e critério para reposição Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Para trechos em que a redução de seção encontra-se abaixo dos 15%, salvo casos em específico, não é necessário a realização do reparo. Nestes casos, deve-se avaliar a possibilidade de que se conviva sem a flexibilidade do coeficiente de segurança oriundo da minoração da resistência do aço. Para casos em que há a necessidade de reparo: - Procedimentos: Fonte: Adaptado de Souza e Ripper (2009) Medida da perda de seção e critério para reposição Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Para trechos em que a redução de seção encontra-se abaixo dos 15%, salvo casos em específico, não é necessário a realização do reparo. Medida da perda de seção e critério para reposição Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Métodos de intervenção (ABNT NBR 6118:2014): Medida da perda de seção e critério para reposição Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Métodos de intervenção (ABNT NBR 6118:2014): Emendas por traspasse: O comprimento da emenda deve garantir que haja a transferência dos esforços que solicitam a barra corroída para a barra de complementação. Fonte: Adaptado de Souza e Ripper (2009) Medida da perda de seção e critério para reposição Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Métodos de intervenção (ABNT NBR 6118:2014): Emendas por traspasse: O comprimento da emenda deve garantir que haja a transferência dos esforços que solicitam a barra corroída para a barra de complementação. Fonte: Adaptado de Souza e Ripper (2009) OP 1 Medida da perda de seção e critério para reposição Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Métodos de intervenção (ABNT NBR 6118:2014): Emendas por traspasse: O comprimento da emenda deve garantir que haja a transferência dos esforços que solicitam a barra corroída para a barra de complementação. Fonte: Adaptado de Souza e Ripper (2009) OP 2 Medida da perda de seção e critério para reposição Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Exemplo prático: Determinação do traspasse em uma recuperação de seção de armadura em pilar: Fonte: Próprios autores Pilar 20x30 Fck = 25 MPa Cobrimento = 25 mm Comprimento a ser substituído = 10 cm Duas barras da armadura longitudional de diâmetro 16 mm na face de 20 cm Medida da perda de seção e critério para reposição Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Exemplo prático: - Identificado o processo que deu origem a corrosão das armaduras juntamente com a profundidade afetada, retira-se o material (concreto) e avalia-se a perda de seção das armaduras juntamente com o comprimento afetado. 1ª verificação: Porcentagem de perda de seção 15% - Necessidade de substituição da armadura do trecho; 2ª verificação: Cálculo do comprimento de ancoragem básico (); Medida da perda de seção e critério para reposição Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Exemplo prático: - Identificado o processo que deu origem a corrosão das armaduras juntamente com a profundidade afetada, retira-se o material (concreto) e avalia-se a perda de seção das armaduras juntamente com o comprimento afetado. 1ª verificação: Porcentagem de perda de seção 15% - Necessidade de substituição da armadura do trecho; 2ª verificação: Cálculo do comprimento de ancoragem básico (); RESISTÊNCIA DE CÁLCULO DO AÇO RESISTÊNCIA DE ADERÊNCIA DE CÁLCULO DA ARMADURA PASSIVA Medida da perda de seção e critério para reposição Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Exemplo prático: - Onde: RESISTÊNCIA CARACTERÍSTICA INFERIOR À TRAÇÃO DO CONCRETO Medida da perda de seção e critério para reposição Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Exemplo prático: Coeficientes para cálculo da tensão de aderência da armadura passiva Fonte: ABNT NBR 6118 (2014) Medida da perda de seção e critério para reposição Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Exemplo prático: - Para barra com perda de seção igual a 20%: Medida da perda de seção e critério para reposição Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Exemplo prático: - Para barra com perda de seção igual a 25%: Medida da perda de seção e critério para reposição Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Complementação de estribos em vigas: Medida da perda de seção e critério para reposição Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Complementação de estribos em pilares:Medida da perda de seção e critério para reposição Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Sistemas de proteção contra corrosão Fonte: Próprios autores Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Proteção da corrosão em armaduras de estruturas novas Proteção catódica Técnicas eletroquímicas Revestimento sobre a armadura Galvanização Revestimento Epóxi Armadura Aço inoxidável Armadura polimérica - FRP Inibidores Orgânicos Inorgânicos Revestimentos sobre o concreto Pinturas Cristalizantes Sistemas de proteção contra corrosão Fonte: Próprios autores Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Proteção da corrosão das armaduras em estruturas em reabilitação Proteção catódica Técnicas eletroquímicas Revestimento sobre a armadura Barreira Repassivação Realcalinização adsorção por difusão Aplicado sobre a superfície do concreto Inibidores Composição do material de reconstituição da seção Aplicado sobre a superfície do concreto Revestimentos sobre o concreto Pinturas Cristalizantes Realcalinização eletroquímica Extração eletroquímica de cloretos Proteção catódica Inibição Sistemas de proteção aplicados às armaduras BARREIRA O mecanismo de proteção por barreira compreende em criar uma barreira física entre a superfície da armadura e o meio que está inserido, controlando a penetração dos iniciadores (CO2 e cloretos) e propagadores (oxigênio e umidade) na superfície do metal (FIGUEIREDO, 1994 E DUARTE, 2007). Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Sistemas de proteção aplicados às armaduras INIBIÇÃO Inibidores de corrosão são substâncias químicas, podendo ser líquidos ou em pó, que, ao se dissolverem no eletrólito em concentrações adequadas, em relação ao agente agressivo junto à superfície do metal, podem reduzir a velocidade de corrosão ou até eliminar a corrosão por meio do bloqueio da atividade da reação anódica, da reação catódica ou de ambas, sem afetar negativamente as propriedades físicas do concreto e a sua microestrutura. Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Sistemas de proteção aplicados às armaduras INIBIÇÃO Inibidores de corrosão são substâncias químicas, podendo ser líquidos ou em pó, que, ao se dissolverem no eletrólito em concentrações adequadas, em relação ao agente agressivo junto à superfície do metal, podem reduzir a velocidade de corrosão ou até eliminar a corrosão por meio do bloqueio da atividade da reação anódica, da reação catódica ou de ambas, sem afetar negativamente as propriedades físicas do concreto e a sua microestrutura. Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Sistemas de proteção aplicados às armaduras INIBIÇÃO O processo de inibição pode se dar antes do início do processo de corrosão, através da inibição dos íons agressivos, ou após o início da corrosão, devido à formação de subprodutos inibidores, a partir da reação com o próprio produto da corrosão (FIGUEREDO, 1994). Os inibidores de corrosão podem ser de natureza orgânica ou inorgânica, e classificados conforme a sua função em catódicos (evitam a ocorrência de reações catódicas); anódicos (reduzem a velocidade das reações anódicas) e mistos (agem tanto nas reações catódicas como nas reações anódicas) (GONÇALVEZ, ANDRADE, CASTELLOTE, 2003). Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Sistemas de proteção aplicados às armaduras PROTEÇÃO CATÓDICA O mecanismo de proteção catódica consiste na introdução de um ânodo de sacrifício junto à armadura, fazendo com que a armadura funcione catodicamente. Isto é, nesse mecanismo, há a introdução de um material mais eletronegativo que a armadura que funcionará como um ânodo de sacrifício (DUARTE, 2007). Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Revestimentos aplicados sobre à armadura “Os revestimentos de proteção das armaduras são materiais aplicados diretamente sobre suas superfícies após a realização da limpeza, durante a execução de uma reabilitação, cuja finalidade é a de restabelecer e preservar a proteção contra a corrosão. Por ser o material mais próximo à armadura, entre todos os que fazem parte de um sistema de reabilitação, esses revestimentos levam consigo a maior carga de responsabilidade do desempenho dessas funções” (FIGUEIREDO, 1994). Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Revestimentos aplicados sobre à armadura Fonte: https://www.quartzolit.weber/(2022) Fonte: Figueiredo (2022) Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Ponte de aderência Fonte: Andrade (1997) “A reabilitação, como explicado anteriormente, envolve a delimitação, corte e remoção do concreto deteriorado e contaminado, a limpeza ou substituição das armaduras, a aplicação de um revestimento de proteção para a armadura, a aplicação de uma ponte de aderência entre o concreto velho e o novo material de reparo, a reconstituição da seção de concreto com o material de reparo e a proteção da superfície de concreto com um revestimento apropriado” (TINÔCO, 2001). Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Proteção catódica por ânodos de sacrifício Fonte: TULA & HELENE (2001) “Segundo Pazini et al. (1988), a proteção por ânodo de sacrifício, conforme figura, se faz mediante a utilização de metais com menor potencial de redução que o ferro, como, por exemplo, o zinco e o alumínio. Estes metais são conectados à estrutura para que ocorra a formação de macro-pilhas de corrosão, onde a oxidação se dará no metal de sacrifício e revestidos com material cimentício.” Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Proteção catódica por ânodos de sacrifício Fonte: TULA e HELENE (2001) Vantagens • Baixo custo de instalação • Baixo custo de manutenção • Não requer fonte externa • Ajustável à técnica da estrutura • Sistema relativamente simples e viável • Possibilidade de controle imediato de funcionamento • Pode ser prevista adaptabilidade para técnicas de corrente impressa • Sistema auto-regulável • Compatibilidade com armaduras galvanizadas ou tratadas com primer rico em zinco Desvantagens • Limitada capacidade de corrente • Limitada capacidade de polarização • Área de atuação limitada Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Proteção catódica por corrente impressa Fonte: TULA e HELENE (2001) A realização da proteção catódica por corrente impressa pode consistir na utilização de uma malha fixada na superfície da estrutura (ânodo), que posteriormente é coberta com um material cimentício e conectada á armadura (cátodo), por uma fonte retificadora externa. Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Proteção catódica por ânodos de sacrifício Fonte: TULA & HELENE, 2001 Vantagens • Não há limitação de tensão ou intensidade de corrente • Ajustável em uma ampla faixa • Ânodos de grande vida útil • Possibilidade de controle imediato de funcionamento Desvantagens • Alto custo de instalação • Alto custo de manutenção • Requer fonte externa de corrente direta • Possibilidade de desprendimento de hidrogênio junto à armadura – necessidade de controle de tensão • Sistema relativamente complexo Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Realcalinização por absorção e difusão. Finalidade de elevar o pH deste concreto empregando soluções rica em álcalis, sem o uso de corrente elétrica. A realcalinização química do concreto carbonatado ocorre de fora para dentro, através dos capilares dos poros do concreto. Esquema de realcalinização por absorção/difusão. Controleda corrosão e proteção superficial Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Controle da corrosão e proteção superficial Realcalinização eletroquímica. Empregada para restabelecer a passivação da armadura através da elevação do pH do concreto carbonatado. Essa técnica permite atacar o problema da carbonatação do concreto armado em uma fase precoce, reduzindo os custos de intervenção e prolongando a vida útil da estrutura (SILVA, 1996). Princípio de realcalinização eletroquímica. Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Controle da corrosão e proteção superficial Extração eletroquímica de cloretos - EEC. Uma técnica que pode ser aplicada para reparar estruturas de concreto que estejam contaminadas por íons cloreto. Durante a EEC, ocorre simultaneamente, a migração de cátions para as armaduras, a migração de ânions para o eletrodo metálico. Princípio da extração eletroquímica de cloretos. Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Controle da corrosão e proteção superficial A extração eletroquímica de cloretos não utiliza material cimentante para cobrir os ânodos externos, o eletrólito pode ser impregnado através do jateamento de polpa de celulose, por exemplo. Aplicação do eletrólito sobre a malha metálica para o tratamento de extração eletroquímica de cloretos. Fonte: Gonçalves et al. (2003) Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas Controle da corrosão e proteção superficial A avaliação da eficácia do método pode ser realizada através da análise do teor de cloretos no interior do concreto. São muitos os fatores relevantes quando se trata do tempo necessário para o tratamento, entre eles estão o tipo de contaminante, se foi externa ou não (agregados, água contaminada com cloreto, acelerador de pega a base de cloreto de cálcio), o tipo de sal (NaCl ou CaCl2), a concentração e a distribuição dos cloretos no concreto, a espessura de carbonatação, a qualidade do concreto (relação água/cimento, consumo de cimento), a temperatura, a densidade de armadura e a espessura de cobrimento. Com a remoção dos cloretos do interior da estrutura a propriedade de proteção contra a corrosão fornecida pelo concreto é restabelecida. Comitê Técnico ALCONPAT / IBRACON CT-802: Manutenção e Reabilitação de Estruturas ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 15575- 2:2013: Edificações habitacionais – Desempenho Parte 2: Requisitos para os sistemas estruturais. Rio de Janeiro, 2013. ACI (American Concrete Institute). ACI Concrete Terminology. ACI CT-13. 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