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Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Prof. Dr. Enio José Pazini Figueiredo – UFG Corrosão e Degradação dos Materiais Capítulo 13 Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia • Processos de corrosão e degradação dos materiais de construção • Estruturas atômicas e moleculares • Propriedades físicas, químicas e mecânicas • Condições de fabricação • Cargas de serviço atuantes • Ações ambientais • O presente capítulo trata dos mecanismos de corrosão e degradação dos principais materiais empregados na construção civil e suas implicações nas propriedades físicas, químicas e mecânicas desses materiais • Degradação dos materiais cimentícios – Livro IBRACON 2005 (Andrade, 2005; Figueiredo, 2005; Silva e Pinheiro, 2005) Introdução Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Degradação dos Materiais Cerâmicos • Processos de deterioração • Agentes físicos, químicos e mecânicos externos • Agentes químicos internos • Agentes físicos externos • Umidade e a alta temperatura • Agentes químicos internos • Saís insolúveis presentes na constituição das cerâmicas Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Degradação dos Materiais Cerâmicos • Agentes mecânicos • A compressão, a flexão e o impacto, que modificam a estrutura do material e provocam sua fissuração • Comparando com outros materiais, as cerâmicas são praticamente imunes à ação do ambiente e à corrosão • Materiais que já sofreram corrosão de seus elementos metálicos • Proteção de outros materiais em ambientes corrosivos • Deterioração ou degradação da cerâmica • Temperaturas elevadas ou em ambientes muito agressivos Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Degradação dos Materiais Cerâmicos Imperfeições e Defeitos Interatômicos • Os cristais nem sempre apresentam um arranjo atômico perfeito • Imperfeições • Influência sobre as propriedades mecânicas e físico-químicas dos materiais cristalinos • Imperfeições podem ser divididas em • Defeitos pontuais • Defeitos de linha • Defeitos de superfície • Defeitos espaciais Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Degradação dos Materiais Cerâmicos Imperfeições e Defeitos Interatômicos • Defeito pontual • Localizado aleatoriamente • Átomos estão ausentes ou apresentam-se em excesso na estrutura cristalina • Defeito linear • Imperfeição unidimensional • Discordância • Discordância em cunha • Discordância em hélice Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Degradação dos Materiais Cerâmicos Imperfeições e Defeitos Interatômicos • Defeito de superfície • Imperfeições que se estendem em duas dimensões no interior do cristal • Falha de empilhamento • Defeitos espaciais • Cristais que possuem cada posição corretamente preenchida com o exato tipo de íon • Pequenas variações nos espaçamentos interatômicos ao longo do volume do cristal • Vibrações térmicas dos átomos Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Degradação dos Materiais Cerâmicos Microfissuras • Materiais cerâmicos são frágeis • Formação de microfissuras • Tensões oriundas das etapas de produção ou das tensões de tração aplicadas • Devido à baixa resistência à fratura do material, especialmente à flexão • As microfissuras diminuem a resistência mecânica dos materiais cerâmicos • Representam regiões de maior e mais fácil acesso de agentes agressivos Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Degradação dos Materiais Cerâmicos Deformação plástica • Resultado do movimento de discordâncias • Ocorre nas argilas • Interações entre os diversos minerais constituintes das argilas • Condições de queima, tais como a atmosfera do forno, a temperatura máxima e a taxa de aquecimento/resfriamento • Formada por minerais plásticos e minerais não-plásticos • Minerais plásticos • Perda de água de constituição e transformações de fases • Minerais não plásticos • Decomposição de hidróxidos, oxidação de matéria orgânica, transformação alotrópica do quartzo, decomposição de carbonatos, transformações de fases, redução de compostos e formação de fase líquida, entre outras modificações Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Degradação dos Materiais Cerâmicos Deformação plástica • Deformação plástica para os materiais não-cristalinos • Escoamento viscoso • Não se deformam como conseqüência do movimento de discordâncias • Não possuem planos cristalinos • Pode ocorrer em vidros e em materiais não-cristalinos semelhantes • Ruptura está diretamente relacionado à velocidade de deformação • Aplicada lentamente • Existe tempo para o escoamento viscoso • Velocidade de deformação for rápida • Ocorre concentração de tensões • Exemplo: vidro Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Degradação dos Materiais Cerâmicos Expansão por umidade (EPU) • Aumento das dimensões dos materiais cerâmicos, notadamente tijolos, telhas e revestimentos cerâmicos • Adsorção de água • Em geral ocorre de modo lento e é relativamente pequena • Efeitos • Comprometer a aderência das placas cerâmicas ao contrapiso • Fissuração das fases vítreas e do esmaltado superficial • Aparecimento de trincas em tijolos • Causa mais comum de deterioração de tijolos, telhas e placas cerâmicas de revestimento • Junto ao ataque de sais • Atraído a atenção de cientistas ao longo das últimas décadas Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Degradação dos Materiais Cerâmicos Eflorescência • Manchas na superfície dos materiais devido ao acúmulo dos sais lixiviados • Sais contidos no próprio material • Sais provenientes do meio em contato com o material • Região de acúmulo dos sais • Proliferação de microorganismos • Aceleram a degradação do material cerâmico • Efeito • Interferência estética • Produção de escamações superficiais • Aumento da porosidade do material cerâmico Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Degradação das Madeiras • Madeira • Materiais de origem biológica (orgânico) • Mais conhecido e utilizado • Matérias-primas em quase todos os campos da tecnologia • Retorna ao ciclo natural • Matéria heterogênea e variável, higroscópica (absorve água) e de comportamento ortotrópico • Obtida, geralmente, do trônco das plantas lenhosas, especificamente pelos caules • Em sua estrutura, apresentam tecido de celulose, hemicelulose e lignina Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Degradação das Madeiras • Potencialidades na indústria da construção • Elevado desempenho quando aplicadas em edifícios projetados, construídos e mantidos de forma adequada • Vários fatores que propiciam a degradação da madeira • Degradação por microorganismos (fungos, mofos e insetos) • Degradação por agentes oxidantes • Degradação hidrolítica • Decomposição térmica da madeira • Degradação física e química devido ao intemperismo Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Degradação das Madeiras Degradação por microorganismos • Quando apodrece ou se deteriora, geralmente, a madeira se apresenta mofada e com manchas • Conseqüências do ataque de organismos xilófagos • Fungos, mofos, insetos, moluscos, crustáceos e bactérias • Mais importantes • Fungos • Insetos Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: GeraldoC. Isaia Degradação das Madeiras Degradação por insetos • Responsáveis por grande parte da degradação da madeira • Ordens de insetos a seguir listadas podem causar danos • Isóptera, que compreende os cupins ou térmitas • Coleóptera, representada pelos besouros, “carunchos” e “brocas” • Hymenóptera, representada pelas vespas, abelhas e formigas • Os cupins são os que mais afetam a madeira • Cupins subterrâneos • Cupins de madeira úmida • Cupins de madeira seca • Medidas de preservação • Envenenamento das substâncias nutrientes Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Degradação das Madeiras Degradação por fungos • Fatores que favorecem o desenvolvimento de fungos na madeira • Temperatura • Faixa ideal para o desenvolvimento da maioria dos fungos varia entre 25°C a 30°C • pH • Faixa ideal de pH entre 4,5 e 5,5, que coincide com os valores de pH apresentados pela maioria das espécies de madeira • Umidade • Umidade acima de 20% • Condição ótima para o desenvolvimento de fungos ocorre quando a umidade atinge o ponto de saturação das fibras • Aspecto da madeira com início de proliferação de fungos. (Figura 1) Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Figura 1 - Madeira verde de Pinus estocada no campo, por cerca de três semanas, com a presença de fungos Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Degradação das Madeiras Degradação por agentes oxidantes • Na ausência de agentes agressivos deteriorantes, a madeira permanece inalterada por centenas de anos • Ação de agentes oxidantes como o cloro, hipocloritos e dióxido de cloro • Reação com a lignina • Tratamento da madeira com diazometano • Madeira é bastante reativa com os agentes oxidantes fortes • Permanganato de potássio, ácido crômico, peróxido de hidrogênio, peróxido de sódio e ácido nítrico concentrado • Quando soluções diluídas de agentes oxidantes fortes são usadas, as reações são mais suaves Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Degradação das Madeiras Degradação por agentes oxidantes • Reação de oxidação pode ser denominada de oxicelulose • Quantidade, natureza e distribuição variada de grupos oxidados • Tipo de agente oxidante usado • Condições de reações empregadas • Alguns oxidantes têm ação específica, atacando e formando apenas determinados grupos • Hipoiodito, o clorito e o periodato • Agentes oxidantes não-específicos • Cloro-hipoclorito e o ácido crômico Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Degradação das Madeiras Decomposição térmica da madeira • A rápida combustão da madeira é responsável pelo seu uso como combustível • Aquecimento ou queima da madeira na ausência de oxigênio - Pirólise • Estável a 100ºC • Entre 100 ºC e 250ºC a madeira escurece e perde sua resistência, embora mantenha sua estrutura • A altas temperaturas (500ºC) ocorre a carbonização e o desprendimento de mais substâncias voláteis Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Degradação das Madeiras Degradação hidrolítica • Nível de degradação hidrolítica • Origem da celulose, concentração do agente químico de degradação, temperatura, entre outros • Degradação hidrolítica pode ser homogênea ou heterogênea • Celulose solúvel ou não no meio de reação • Exemplo • Degradação homogênea • Ácido fosfórico concentrado • Degradação heterogênea • Ácido sulfúrico ou clorídrico concentrado • Hidrólise heterogênea da celulose é mais importante industrialmente do que a homogênea • Hidrólise alcalina da celulose (Figura 2) Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Figura 2 - Reação de cisão da ligação acetal da cadeia de celulose pela ação de uma base Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Degradação das Madeiras Degradação física e química devido ao intemperismo • Intemperismo pode causar degradação física e química • A madeira exposta ao tempo sem uma proteção tende a escurecer • Efeito das intempéries limita-se à superfície • Deterioração física pelos agentes atmosféricos • Mudanças de cor, aspereza superficial, rachaduras e fissuras • Deterioração química • Fenômeno superficial oriundo da seqüência de reações com os radicais livres e rompimento da estrutura da lignina • Fatores que afetam a madeira quando exposta no ambiente • Luz solar (raios ultravioleta e luz visível), a umidade (chuva, orvalho e vapor de água), o calor e a chuva ácida Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Degradação dos metais • Perda efetiva de material • Dissolução (corrosão) • Formação de uma incrustação ou película de material não- metálico (oxidação) • Corrosão • Deterioração dos materiais pela ação química ou eletroquímica do meio, podendo estar ou não associado a esforços mecânicos • Podem ser classificados em dois grandes grupos • Corrosão eletroquímica ou aquosa • Corrosão química ou oxidação Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Degradação dos metais • Oxidação • Reação química direta entre o metal e o oxigênio atmosférico (O2) • Acúmulo de óxidos na superfície dos metais • Para alguns metais, o revestimento de óxidos é brando e fornece proteção contra ataques ambientais • Para outros, o revestimento tende a apresentar falhas e não culmina em uma proteção efetiva • Oxigênio, nitrogênio e enxofre • Corrosão • A aquosa é uma forma comum de ataque eletroquímico • A galvânica resulta quando um metal mais ativo está em contato com um metal mais nobre em um meio aquoso • A corrosão pode ainda ocorrer pela redução gasosa Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Degradação dos metais Degradação eletroquímica • Corrosão aquosa de metais • Átomos metálicos dissolvem-se como íons em um meio aquoso • Corrosão é de natureza eletroquímica • Quando metais dessemelhantes são colocados em contato elétrico na presença de um eletrólito • Termo “dessemelhante” • Diferentes variações de energia livre quando quantidades equivalentes de cada metal são ionizadas e dissolvidas no meio ambiente • Dessemelhança depende • Concentração de íons no meio ambiente, da resistividade do eletrólito, da microestrutura dos metais e das tensões existentes Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Degradação dos metais Degradação eletroquímica • Processo eletroquímico • Transferência de elétrons de um componente químico para outro • Átomos metálicos perdem ou cedem elétrons • Reação de oxidação M → Mn+ + ne- n é o número de elétrons que o metal cede • Elétrons cedidos de cada átomo de metal oxidado são transferidos para outro composto químico • Reação de redução Mn+ + ne- → M n é o número de elétrons que o metal recebe • Reação eletroquímica global • Soma dessas duas semi-reações • Todos os elétrons gerados através da oxidação serão consumidos durante a redução Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Degradação dos metais Degradação eletroquímica • Exemplo do processo eletroquímico • Corrosão do ferro na água, contendo oxigênio dissolvido • Processo ocorre em duas etapas • Primeira etapa, o ferro é oxidado a Fe2+ , como Fe(OH)2 Fe + 1/2O2 + H 2O → Fe2+ + 2OH - → Fe(OH)2 • Segunda etapa, ele é oxidado a Fe3+, como Fe(OH)3 2Fe(OH)2 + 1/2 O2 + H 2O → 2Fe(OH)3 • Fe(OH)3 é comumente conhecido como ferrugem Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor:Geraldo C. Isaia Degradação dos metais Degradação eletroquímica • A facilidade com que os metais se oxidarão para formar íons é variada • Em uma pilha padrão formada por ferro e cobre, o ferro sofrerá corrosão ou oxidação, ao passo que o cobre sofrerá deposição ou redução • Voltagem específica de 0,780V (Figura 3) • Pilha padrão formada pelo zinco e pelo ferro, o zinco é que se oxidará e o ferro, nesse caso, sofrerá redução • Voltagem dessa pilha é de 0,323V (Figura 4) Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Figura 3 - Pilha eletroquímica consistente de eletrodos de ferro e de cobre (Callister Jr., 2002) Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Figura 4 - Pilha eletroquímica formada por eletrodos de ferro e de zinco (Callister Jr., 2002) Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Degradação dos metais Degradação eletroquímica • Medidas de voltagem da pilha • Diferença no potencial elétrico dos dois eletrodos • Necessário estabelecer um padrão de pilha para fazer as comparações • Pilha de referência é o eletrodo de hidrogênio padrão • Série de potenciais de eletrodo (Quadro 1) • Gerada pelo acoplamento de semi-pilhas padrões para vários metais ao eletrodo padrão de hidrogênio e, em seguida, pela classificação desses materiais de acordo com a voltagem medida • Potencial de redução • Positivos significam que o metal tem a tendência natural de ser reduzido • Potenciais padrões de redução negativos indicam que o metal tende a se oxidar Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Quadro 1 – Série de potenciais em relação ao eletrodo padrão de hidrogênio Reação do Eletrodo Potencial de Eletrodo padrão, V0 (V) ↑ Progressivamente mais inerte(catódico) Progressivamente mais ativo(anódico) ↓ Au3+ + 3e- → Au +1,420 O2 + 4H + + 4e- → 2H2O +1,229 Pt2+ + 2e- → Pt ± 1,200 Ag+ + e- → Ag +0,800 Fe3+ + e- → Fe2+ +0,771 O2 + 2H20 + 4e- → 4(OH-) +0,401 Cu 2+ + 2e- → Cu +0,340 2H+ + 2e- →H2 0,000 Pb 2+ + 2e- → Pb -0,126 Sn 2+ + 2e- → Sn -0,136 Ni 2+ + 2e- → Ni -0,250 Co 2+ + 2e- → Co -0,277 Cd 2+ + 2e- → Cd -0,403 Fe 2+ + 2e- → Fe -0,440 Cr 3+ + 3e- → Cr -0,744 Zn 2+ + 2e- → Zn -0,763 A l3+ + 3e- → Al -1,662 Mg 2+ + 2e- → Mg - 2,363 Na+ + e- → Na -2,714 K+ + e- → K - 2,924 Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Degradação dos metais Degradação eletroquímica • Corrosão eletroquímica é também denominada corrosão em meio aquoso • Necessidade do eletrólito conter água líquida • Processos de corrosão • Metais reagem com os elementos não-metálicos presentes no meio, tais como o O2, S, H2S, CO2 • Produzindo compostos semelhantes aos encontrados na natureza, dos quais foram extraídos • Nesses casos, a corrosão corresponde ao inverso dos processos metalúrgicos Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Degradação dos metais Degradação física • Desgaste é, geralmente, uma forma física de degradação dos materiais • Remoção da superfície de um material como resultado de ação mecânica • Quatro formas principais de desgaste • Desgaste adesivo • Duas superfícies lisas deslizam uma sobre a outra • Desgaste abrasivo • Superfície áspera desliza sobre uma mais macia • Desgaste superficial • Repetidos deslizamentos ou rolamentos sobre uma mesma trilha • Desgaste corrosivo • Deslizamento das superfícies de dois materiais em um ambiente corrosivo Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Degradação dos metais Tipos de Corrosão • Metais podem ser parcialmente dissolvidos em ambientes aquosos ou úmidos • Excelentes propriedades condutoras de eletricidade • Perdendo parte de sua estrutura e tornando-se menos resistentes • Corrosão diminui de forma vertiginosa a vida útil do produto metálico • Os processos corrosivos de natureza eletroquímica apresentam mecanismos idênticos • Perda de massa e modo de ataque sobre o material dá-se de formas diferentes (Figura 5) Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Figura 5 – Tipos de corrosão dos metais (Schatt apud Padilha, 1997) Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Degradação dos metais Corrosão associada ao escoamento de fluidos • Natureza mecânica • Degradação abrasiva • Abrasão é o ato ou efeito de raspar ou desgastar por atrito ou fricção • Escoamento de fluidos • Aceleração dos processos corrosivos • Associação do efeito mecânico com a ação corrosiva, além do mero efeito abrasivo • Principais tipos de corrosão • Corrosão-erosão • Corrosão com cavitação • Corrosão por turbulência Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Degradação dos metais Corrosão por erosão • Erosão de um material metálico • Desgaste mecânico provocado pela abrasão superficial de uma substância sólida, líquida ou gasosa • Ação erosiva sobre um material metálico é mais freqüente nos seguintes casos • Quando se desloca um material sólido sobre o metal • Quando se desloca um líquido contendo partículas sólidas sobre o metal • Quando se desloca um gás contendo partículas líquidas ou sólidas sobre o metal Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Degradação dos metais Corrosão por erosão • Líquidos e gases • Ação erosiva ocorre em tubulações, em permutadores e em pás de turbinas • Processo corrosivo torna-se mais intenso quando combinado com erosão • Remove os produtos de corrosão, expondo a superfície a novo desgaste corrosivo • Natureza do fluido • Influência sobre o comportamento da corrosão • Aumento da velocidade do fluido normalmente aumenta a taxa de corrosão • Solução é mais erosiva quando estão presentes bolhas de ar e sólidos particulados em suspensão Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Degradação dos metais Corrosão por turbulência • Processo corrosivo associado ao fluxo turbulento de um líquido • Redução na área de fluxo: dobras de tubulações e quando ocorrem mudanças bruscas de diâmetro das tubulações (Figura 6) • Aparecimento de bolhas gasosas • Ataque da corrosão por turbulência difere da cavitação quanto à forma do desgaste • Aparecimento de alvéolos sob a forma de ferradura • Bolhas causadoras são em geral de ar • Cavitação - as bolhas são de vapor do líquido Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Figura 6 – Corrosão severa em conexão metálica devido à ação conjunta de erosão e turbulência (Fontana, 1986, apud Callister Jr., 2002) Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Degradação dos metais Corrosão com cavitação • Desgaste provocado em uma superfície devido a ondas de choque do líquido, oriundas do colapso de bolhas gasosas • Surge em zonas de baixa pressão • Líquido entra em ebulição formando bolha • Contato com zonas de pressão mais alta • Bolhas destruídas instantaneamente, criando ondas de choque • Cavitação e corrosão • Desgaste resultante será maior no caso de conjugarem-se os dois fenômenos, do que aquele observado pela ação de cada um isoladamente. Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Degradação dos metais Corrosão intergranular • Caminho preferencial para a corrosão na região do contorno dos grãos • Contorno do grão assume caráter anódico em relação ao interior do grão • Grãos vão sendo destacadosà medida que a corrosão se propaga • Exemplos • Principalmente em alguns tipos de aço inox • Região de soldagem de aços inox • Ligas de alumínio-magnésio contendo acima de 3% de magnésio • Precipitados de Mg2Al8 nos contornos de grão • Precipitados são corroídos • Ligas alumínio-cobre • Precipitados de CuAl2 são mais nobres que a matriz • Corrosão da região vizinha ao contorno de grão Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Degradação dos metais Corrosão sob tensão • Resulta da ação combinada de uma tensão de tração aplicada ao metal e de um ambiente corrosivo (Figura 7) • Tensão que produz a microfissura intergranular não precisa ser aplicada externamente • Tensão residual • Rápidas mudanças de temperaturas e de uma contração desigual, ou, no caso de ligas bifásicas, de onde cada fase possua um coeficiente de expansão diferente • Tensões internas • Produtos de corrosão gasosos que ficam presos internamente Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Figura 7 – Fissura devido à corrosão sob tensão intergranular no latão (Uhlig; Revie, 1985, apud Callister Jr., 2002) Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Degradação dos metais Corrosão uniforme • Ataque de toda a superfície metálica em contato com o meio corrosivo com a conseqüente diminuição da espessura • Ação homogênea, em toda a superfície do metal, de micropilhas localizadas • Mais comum dos tipos de corrosão • Processos corrosivos de estruturas expostas à atmosfera • Outros meios que ensejam uma ação uniforme sobre a superfície metálica • Forma de desgaste de mais fácil acompanhamento • Levar o equipamento ou instalação a falhas significativas, limitando a sua vida útil • No caso das armaduras do concreto, • Atribuído à corrosão pela carbonatação (Figura 8) Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Figura 8 – Corrosão das armaduras do concreto devido à carbonatação Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Degradação dos metais Corrosão por pites • Corrosão localizada que consiste na formação de cavidades de pequena extensão e razoável profundidade • Tipo de corrosão muito característico dos materiais metálicos formadores de camada passivadora • Atuação da ilha ativa-passiva nos pontos nos quais a camada passiva é rompida • Caso das armaduras do concreto • Atribuído à corrosão pelos íons cloreto (Figuras 9 e 10) • Mais difícil acompanhamento quando ocorre no interior de equipamentos e instalações • Uma corrosão, geralmente, muito intensa e localizada Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Figura 9 – Produtos de corrosão em região localizada Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Figura 10 - Cavidades produzidas devido à corrosão por íons cloreto Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Degradação dos metais Corrosão em frestas • Frestas estão sujeitas à formação de pilhas de aeração diferencial e de concentração iônica diferencial • Meio líquido • Pilhas de concentração iônica diferencial • Meio gasoso • Pilhas de aeração diferencial • Ocorrem em juntas soldadas com chapas sobrepostas, em juntas rebitadas, em ligações flangeadas, em ligações roscadas e em revestimentos com chapas aparafusadas, dentre outras • Frestas deverão ser evitadas ou eliminadas por serem regiões preferenciais de corrosão • Corrosão filiforme • Corrosão que se processa sob filmes de revestimentos, especialmente de pintura Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Degradação dos metais Corrosão galvânica • Dois metais de características reativas diferentes (Quadro 1) são colocados em contato elétrico em um meio aquoso ou úmido • Metal menos nobre, ou mais reativo, ou mais eletronegativo • Ânodo, se corroerá, atuando como fornecedor de elétrons • Metal, mais nobre, ou mais inerte • Cátodo, protegido da corrosão atuando como consumidor de elétrons • Exemplo • Parafusos de latão ou de aço para fixar peças de alumínio • Relação entre a área anódica e a área catódica • Menor for essa relação, maior será a severidade da corrosão na área anódica Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Degradação dos materiais poliméricos • Degradação de materiais poliméricos expostos ao ambiente • Ação combinada da radiação ultravioleta, do calor e do oxigênio atmosférico • Defeitos são iniciados na superfície do material e se propagam para o seu interior • Propriedades macroscópicas refletem os efeitos da degradação e dos diferentes métodos de envelhecimento • Polímeros reagem com vários solventes orgânicos • Processamento industrial • Vida útil • Processo de natureza físico-química • Ampla variedade de reações e conseqüências adversas para a degradação polimérica Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Degradação dos materiais poliméricos Inchamento e dissolução • Inchamento ocorre porque as pequenas moléculas de soluto ocupam posições entre as moléculas do polímero • Redução das forças secundárias de ligação intermoleculares • Material mais mole e dúctil • Ruptura de ligações covalentes • Ação da energia térmica, de reações químicas e da radiação • Redução na integridade mecânica • Devido à complexidade química dos polímeros, os seus mecanismos de degradação não são bem compreendidos Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Degradação dos materiais poliméricos Causas de rupturas de ligações • Polímeros podem sofrer degradação por meio de processo de ruptura das cadeias moleculares • Diminuição do peso molecular • Relação forte entre o peso molecular e as propriedades dos materiais poliméricos • Rupturas das ligações da cadeia molecular • Reduzem a resistência mecânica e química dos polímeros • Causas: exposição ao calor, às radiações ou a alguns agentes químicos • Estabilidade térmica • Magnitude das ligações químicas que formam seus compostos Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Degradação dos materiais poliméricos Causas de rupturas de ligações • Degradação também ocorre em polímeros que estejam sendo moldados em temperaturas altas • Ligações térmicas podem provocar a ruptura das ligações das moléculas • Exemplos • Polietileno • Cloreto de polivinila (PVC) • Processo de degradação em altas temperaturas nem sempre é nocivo • Craqueamento do petróleo • Moléculas mais leves e mais combustíveis Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Degradação dos materiais poliméricos Causas de rupturas de ligações • Composto recebe radiações (raios α, raios β, raios γ e radiação ultravioleta) • Elétrons das camadas mais externas interagem com a radiação • Removidos da camada orbital de um determinado átomo • Altera a estrutura molecular e as características originais do polímero • Muitas indústrias utilizam esse artifício nas linhas de produção • Polímeros, em sua maioria, sofrem drástica ação dos raios ultravioleta Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Degradação dos materiais poliméricos Causas de rupturas de ligações • Degradação ambiental ocorre devido à combinação de vários fatores • Foto-oxidação, termo-oxidação, umidade, ação química devido a poluentes e micro e macro organismo • Mecanismo processo degradativo • Absorção da radiação UV e reações oxidativas subseqüentesem processo autocatalítico • Polímero degrada-se e entra em falência estrutural, principalmente, pela quebra de ligações em cadeias e pela formação de fissuras superficiais Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Degradação dos materiais poliméricos Causas de rupturas de ligações • Caso da borracha • Formação de ligações cruzadas devido à oxidação leva ao envelhecimento da borracha • Decomposição em moléculas pequenas, perdendo completamente a resistência mecânica e a elasticidade • Envelhecimento é controlado por muitos fatores incluindo calor, luz, tensões e teor de ozona na atmosfera • Forma de fortalecer a borracha natural • Processo de vulcanização • Resumo da resistência dos polímeros à ação de vários ambientes (Quadro 2) Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Quadro 2 - Resistência de polímeros à degradação por vários ambientes (Seymour, 1987, apud Callister Jr., 2002) . Agressor Material Ác. não- oxidantes (H2SO4, 20%) Ác. oxidante s (HNO3, 10%) Soluções salinas aquosas (NaCl) Álcalis aquosos (NaOH) Solventes polares (C2H5OH) Solventes não- polares (C6H6) Água Politetrafluoroeti leno S S S S S S S Náilon 6,6 I I S S Q S S Policarbonato Q I S I S I S Poliéster Q Q S Q Q I S Poliéter-éter- cetona S S S S S S S Polietileno de baixa densidade S Q S -- S Q S Polietileno de alta densidade S Q S -- S Q S Polietileno tereftalato S Q S S S S S Óxido de polifenileno S Q S S S I S Polipropileno S Q S S S Q S Poliestireno S Q S S S I S Poliuretano Q I S Q I Q S Epóxi S I S S S S S Silicone Q I S S S Q S •S = satisfatório •Q = questionável • I = insatisfatório Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Agradecimentos • O autor agradece aos engenheiros Raphael Duarte, Wesley Nunes e Izelman Oliveira pela importante colaboração prestada Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Referências • ABRACO. 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