3 - Patologia e Reforço em Estruturas de C A_durabilidade deterioração concreto

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Prof. Ivan Francklin Junior
Patologia e Reforço em 
Estruturas de Concreto Armado
TÓPICOS DE ESTUDO
• Estrutura Interna do Concreto;
• Patologias em Estruturas de Concreto Armado;
• Durabilidade do Concreto e Aço;
• Reforço em Estruturas de Concreto Armado;
• Técnicas de Inspeção das Estruturas.
DURABILIDADE, CONCEITO:
• (NBR 6118:2014) - consiste na capacidade de a estrutura resistir às 
influências ambientais previstas e definidas em conjunto pelo autor 
do projeto estrutural e pelo contratante, no início dos trabalhos de 
elaboração do projeto;
• (ASTM, 1988) - é a capacidade de uma edificação, componente, 
produto ou construção de manter sua aptidão funcional para aquilo 
para o que foi projetado e construído, durante um tempo mínimo 
especificado;
• (Comitê 201do ACI, 1991) - é a capacidade de resistir à ação das 
intempéries, ataques químicos, abrasão ou qualquer outro processo de 
deterioração.
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DURABILIDADE e VIDA ÚTIL, CONCEITO:
“As estruturas de concreto devem ser projetadas e 
construídas de modo que, sob as condições ambientais 
previstas na época do projeto e quando utilizadas conforme 
preconizado em projeto, conservem sua segurança, 
estabilidade e aptidão em serviço durante o prazo 
correspondente à sua vida útil.”
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DURABILIDADE e VIDA ÚTIL, CONCEITO:
• VIDA ÚTIL DE PROJETO: entende-se o período de tempo durante o qual se 
mantêm as características das estruturas de concreto, sem intervenções 
significativas, desde que atendidos os requisitos de uso e manutenção 
prescritos pelo projetista e pelo construtor, conforme ABNT NBR 6118, bem 
como de execução dos reparos necessários decorrentes de danos acidentais.
• Determinadas partes das estruturas podem merecer consideração especial 
com valor de vida útil diferente do todo, como, por exemplo, aparelhos de 
apoio e juntas de movimentação.
• Durabilidade das estruturas de concreto requer cooperação e atitudes 
coordenadas de todos os envolvidos nos processos de projeto, construção e 
utilização, devendo, como mínimo, ser seguido o que estabelece a ABNT 
NBR 12655, sendo também obedecidas às condições de uso, inspeção e 
manutenção.
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DURABILIDADE e VIDA ÚTIL, CONCEITO:
• VIDA ÚTIL:
“Período de tempo durante o qual a estrutura mantém certas 
características mínimas de:
 Segurança
 Estabilidade 
 Funcionalidade
Sem necessidade de intervenções não previstas”
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Resistência Condições superficiais Rigidez
Segurança Aspecto Funcionalidade
CÁLCULO
armaduras
forma
MATERIAIS
aço
concreto
EXECUÇÃO
Mão de obra
CURA
umidade
temperatura
Deterioração do concreto Deterioração das armaduras
Químico e BiológicoFísico Corrosão
Natureza e distribuição dos poros
Mecanismos de transporte
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Mecanismos preponderantes de 
deterioração relativos ao CONCRETO
• Lixiviação;
• expansão por ação de águas e solos 
que contenham ou estejam 
contaminados com sulfatos;
• expansão por ação das reações entre 
os álcalis do cimento e certos 
agregados reativos;
• reações deletérias superficiais de 
certos agregados decorrentes de 
transformações de produtos 
ferruginosos presentes na sua 
constituição mineralógica.
Mecanismos preponderantes de 
deterioração relativos à ARMADURA
• despassivação por carbonatação, ou 
seja, por ação do gás carbônico da 
atmosfera;
• despassivação por elevado teor de íon 
cloro (cloreto). 
Durabilidade das estruturas de Concreto 
Armado – (Deterioração do Concreto)
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OMECANISMOS DE TRANSPORTE
• durabilidade das estruturas está sendo estudada com base ao
ingresso e transporte dos agentes agressivos;
• agentes agressivos, seja em estado líquido ou gasoso, ingressam
no concreto através dos poros da pasta de cimento ou pelas
microfissuras;
• transporte das substâncias agressivas através do concreto é
governado por uma variedade de mecanismos físico-químicos.
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MECANISMOS DE TRANSPORTE
• mecanismos de transportes dependem
• do fluxo da substância e sua concentração local,
• das condições ambientais,
• da estrutura e dimensões dos poros ou abertura das
microfissuras,
• do grau de saturação do sistema de poros,
• condições de temperatura.
• mecanismos de transporte mais importantes são: a permeabilidade, a
difusão, a absorção, a sucção capilar e a migração.
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MECANISMOS DE TRANSPORTE
Estrutura e dimensões dos poros
• estrutura dos poros  é o tipo e quantidade de poros e a
distribuição dos mesmos por tamanhos
• origem e características  os poros podem ser classificados em
poros de compactação, poros de ar incorporado, poros capilares e
poros de gel
• tamanho e conexão  micro-poros (poros gel), poros capilares e
macro-poros
• macro-poros e os poros capilares são os mais relevantes em relação
aos mecanismos de transporte
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ESTRUTURA E DIMENSÕES DOS POROS
• conexão entre eles e a tortuosidade  também são importantes para a
definição de sua estrutura
• conexão entre os poros  poros interconectados, poros isolados ou
fechados e poros cegos
• os poros interconectados são os que participam no transporte das
substâncias, que é definido como o parâmetro de porosidade
fundamental
• técnicas baseadas nos poros  impedância espectroscópica,
ressonância nuclear magnética, intercambio cinético de solvente e o
modelado da microestrutura do concreto
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ESTRUTURA E DIMENSÕES DOS POROS
1- Poros interconectados
2- Poros isolados
3- Poros cegos
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MECANISMOS DE TRANSPORTE – Permeabilidade
• aptidão para deixar-se atravessar por um fluido submetido a um
gradiente de pressão
• líquido de maior interesse água
• gases CO2 e O2
• caracterização do concreto coeficiente de permeabilidade, seja ante
a água ou para os gases
• fluxo de água  poros capilares da pasta, as micro-fissuras, inter-face
entre matriz e agregados graúdos
• pasta de cimento hidratado  fluxo de água através dos poros
capilares interconectados
• água  coeficiente de permeabilidade determinado pela equação
desenvolvida mediante a lei de Darcy
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MECANISMOS DE TRANSPORTE - Difusão
• transferência de massa por movimento aleatório de moléculas ou
íons na solução dos poros desde as regiões com altas concentrações
até regiões de baixas concentrações da substância que difunde;
• coeficiente de difusão  é uma propriedade característica do
material e descreve a capacidade de transferência de uma substância
específica;
• processo de difusão não é estacionário, a equação é considera o fluxo
unidirecional equação da segunda lei de difusão de Fick
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MECANISMOS DE TRANSPORTE - Sucção capilar
• sucção capilar ou absorção é o processo pelo qual os líquidos,
particularmente a água, podem ser transportados no concreto
através dos poros capilares devido à tensão superficial
• transporte é influenciado  viscosidade, densidade tensão
superficial do líquido, estrutura dos poros e a energia superficial
características do sólido
• umidade do concreto influencia na sucção capilar
• aumento da umidade dos poros  aumento no gradiente de
absorção de água coeficiente de absorção diminui.
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MECANISMOS DE TRANSPORTE - MIGRAÇÃO DE ÍONS
• Migração  transporte de íons no eletrólito devido à ação do campo
elétrico que atua como força motriz. “O campo elétrico é gerado por
células de corrosão eletroquímica”.
• íons  movem na direção das regiões anódicas onde ocorre a corrosão,
com o que estase intensifica
• Adsorção  fixação de moléculas em superfícies sólidas devido a forças
de massa em capas mono ou multi-moleculares
• parâmetros mais influentes concentração de moléculas na fase líquida
ou gasosa e a temperatura
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Mecanismos preponderantes de 
deterioração relativos ao CONCRETO
• Lixiviação;
• expansão por ação de águas e solos 
que contenham ou estejam 
contaminados com sulfatos;
• expansão por ação das reações entre 
os álcalis do cimento e certos 
agregados reativos;
• reações deletérias superficiais de 
certos agregados decorrentes de 
transformações de produtos 
ferruginosos presentes na sua 
constituição mineralógica.
Mecanismos preponderantes de 
deterioração relativos à ARMADURA
• despassivação por carbonatação, ou 
seja, por ação do gás carbônico da 
atmosfera;
• despassivação por elevado teor de íon 
cloro (cloreto). 
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DETERIORAÇÃO DO CONCRETO
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DETERIORAÇÃO DO CONCRETO
• causas evidentes  são evitadas pela escolha cuidadosa dos materiais e
dos métodos de execução, elaboração de projeto detalhado,
concretização de programa de manutenção
• efeitos devidos a causas mecânicas  sobrecargas, impactos, acidentes:
sismos e incêndios não são tão facilmente evitáveis.
• agentes podem causar danos às estruturas  ruína,  impossíveis de
ser considerados nas etapas de concepção e execução das estruturas
• processos principais segundo sua natureza  físicos, químicos e
biológicos
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DETERIORAÇÃO DO CONCRETO – Fissuração
• fissuras podem ser consideradas como a manifestação patológica
característica das estruturas de concreto
• chama a atenção dos leigos, proprietários e usuários  algo de
anormal está para acontecer
• caracterização da fissuração como deficiência estrutural  depende da
origem, intensidade e magnitude do quadro de fissuração existente
• concreto  material com baixa resistência à tração,  fissurará por
natureza
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DETERIORAÇÃO DO CONCRETO – Fissuração
• Deficiências de projeto
• Contração plástica do concreto
• Assentamento do concreto / Perda de aderência das barras
da armadura
• Movimentação de fôrmas e escoramentos
• Retração do concreto
• Deficiências de execução
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DETERIORAÇÃO DO CONCRETO – Fissuração
- Deficiências de projeto
flexão
tração
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DETERIORAÇÃO DO CONCRETO – Fissuração
- Deficiências de projeto
torção
cortante
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DETERIORAÇÃO DO CONCRETO – Fissuração
- Deficiências de projeto
cargas concentradas
perda de aderência
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DETERIORAÇÃO DO CONCRETO – Fissuração
- Deficiências de projeto
Fissuração por esmagamento do
concreto, por reduzida espessura
do laje
Fissuração por flexão, devida à
insuficiência de armadura
Lajes - momentos negativos
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DETERIORAÇÃO DO CONCRETO – Fissuração
- Deficiências de projeto
Fissuração por esmagamento do
concreto, por reduzida espessura
do laje
Fissuração por flexão, devida à
insuficiência de armadura
Lajes - momentos positivos
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DETERIORAÇÃO DO CONCRETO – Fissuração
- Deficiências de projeto
Fissuração por deficiência de armadura
Lajes - momentos volventes
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DETERIORAÇÃO DO CONCRETO – Fissuração
- Deficiências de projeto
Fissuração por torção
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DETERIORAÇÃO DO CONCRETO – Fissuração
- Deficiências de projeto
Fissuração por puncionamento
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DETERIORAÇÃO DO CONCRETO – Fissuração
- Contração plástica do concreto
• fissuração ocorre antes do início de pega do cimento,
devido à evaporação rápida da água que foi utilizada em
excesso para a produção do concreto (10 minutos)
• processo de fissuração é mais comum em superfícies
extensas, como lajes e paredes
• fissuras paralelas entre si e fazendo ângulo de
aproximadamente 45º com os cantos
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DETERIORAÇÃO DO CONCRETO – Fissuração
- Assentamento do concreto / Perda de aderência das barras da
armadura
Assentamento plástico do concreto
• são as mais nocivas, facilitam a corrosão das armaduras 
afetam a durabilidade
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DETERIORAÇÃO DO CONCRETO – Fissuração
- Movimentação de fôrmas e escoramentos
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DETERIORAÇÃO DO CONCRETO – Fissuração
- Retração do concreto
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DETERIORAÇÃO DO CONCRETO – Fissuração
- Retração do concreto
• elevadas temperaturas, baixos teores de umidade do ar,
incidência direta de ventos e radiação solar são aspectos
extremamente prejudiciais ao normal endurecimento do
concreto
• mistura não tenha água mais que a necessária
• peças sejam convenientemente curadas
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DETERIORAÇÃO DO CONCRETO – Fissuração
- Deficiências de execução
• aspecto semelhante aos casos de fissuração por deficiências
de projeto
• deficiência na etapa da concepção, fase de construção 
quadros de fissuração muito parecidos
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DETERIORAÇÃO DO CONCRETO – Fissuração
- Deficiências de execução
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DETERIORAÇÃO DO CONCRETO - Desgaste do concreto
• desgaste das superfícies dos elementos de concreto 
atrito, abrasão e percussão
• ação abrasiva do ar e a água
• veículos, o impacto das ondas
• erosão  partículas pelo ar ou água
• cavitação  pequenas cavidades, pela ação de águas
correntes, vazios que se formam e desaparecem quando a
água está se movimentando em velocidade elevada
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DETERIORAÇÃO DO CONCRETO - Efeito do congelamento
• estudos do século passado  degradação dos agregados e
dos concretos em ambientes frios
• aplicação dos sais de descongelamento  diminuição da
temperatura superficial do concreto causando um choque de
temperatura
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DETERIORAÇÃO DO CONCRETO
- Processos químicos - Ataque ácido
• ácidos atuam destruindo sistema poroso e produzindo uma
transformação completa do cimento endurecido
• ação da chuva ácida  produzida pela reação dos óxidos de nitrogênio e
de enxofre
• hidrolise dos sais amoníacos  reagem com a água, formam hidrogênio
que ataca a pasta do concreto
• perda em camadas sucessivas a partir da superfície com velocidade que
depende da quantidade e concentração do ácido em contato com o
concreto.
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DETERIORAÇÃO DO CONCRETO
- Processos químicos - Ataque ácido
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DETERIORAÇÃO DO CONCRETO
- Processos químicos - Reação álcali-agregado
• tipo de reação afeta aos agregados com sílica e carbonatos;
• reação álcali-sílica ocorre quando existem formas de sílica pouco
ordenadas, amorfas e pouco cristalizadas de alguns tipos de minerais
utilizados com agregados e os íons álcalis (Na+ e K+);
• sílica reage com os álcalis da solução dos poros do concreto gerando
um gel que é expansivo em presencia de água;
• reação álcali-carbonato  mecanismo semelhante à reação álcali-
sílica em quanto à mobilidade dos íons e à absorção da água.
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PROCESSOS QUÍMICOS
- Reação álcali-agregado
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PROCESSOS QUÍMICOS
- Reação álcali-agregado
Barragem de Furnas Barragem de Mascarenhas de Moraes
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PROCESSOS QUÍMICOS
- Ação dos Sulfatos
• ataque produzido pelos sulfatos é devido a sua ação expansiva gerando
tensões capazes de fissurá-lo
• sulfatos podem vir dos materiais que o compõem ou do contato com solos
ou águas ricas neste agente
• materiais constituintes do concreto  podem estar na água, nos
agregados ou no próprio cimento
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PROCESSOS QUÍMICOS
- Ação dos Sulfatos
• sulfatos podem penetrar desde o exterior por difusão iônica ou por
sucção capilar.
• íons sulfato reagem com Ca(OH)2, C3A, originando a etringita e gesso
secundário
• reações resultam em produtos expansivos que podem causar a
deterioração
• AGENTE QUÍMICO (Sulfato de cálcio ; Sulfato de sódio; Sulfato de
Magnésio)
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- Ataque por Sulfatos
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- Ataque por Sulfatos
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PROCESSOS QUÍMICOS
Hidrólise dos componentes da Pasta de Cimento
Eflorescência generalizada 
com perda de alcalinidade 
e corrosão de armaduras
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DETERIORAÇÃO DO CONCRETO - Processos biológicos
• ataque biológico mais importante ao concreto ocorre nas redes de
galerias
• bactérias que causam a deterioração são as sulfuro-bactérias e as ferro-
bactérias
• deterioração se produz pelos produtos ácidos gerados pelas bactérias.
• liquens atacam a capa superficial do concreto, normalmente os dos
primeiros milímetros, causando sua erosão devido aos ácidos liberados
• outros micro-organismos como algas e musgos costumam ser menos
nocivos em comparação com as bactérias e liquens
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DETERIORAÇÃO DO CONCRETO - Processos biológicos
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DETERIORAÇÃO DO CONCRETO - Processos biológicos
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Mecanismos de deterioração da estrutura
Tabela 1 - Classes de agressividade ambiental (ABNT NBR 6118)
Classe de agressividade ambiental
(CAA)
Agressividade Risco de deterioração da 
estrutura
I fraca insignificante
II moderada pequeno
III forte grande
IV muito forte elevado
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Tabela 2 - Classes de agressividade ambiental em função das condições de exposição
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OCritérios de projeto visando a durabilidade:
- Drenagem
- Formas arquitetônicas e estruturais
- Qualidade do concreto e cobrimento