GRAU DE SATURAÇÃO: SUA VARIAÇÃO COM O TIPO DE CONCRETO E SUA INFLUÊNCIA NA DIFUSÃO DE ÍONS CLORETOS

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André Tavares da Cunha Guimarães 
 
 
 
GRAU DE SATURAÇÃO: SUA VARIAÇÃO COM O TIPO DE 
CONCRETO E SUA INFLUÊNCIA NA DIFUSÃO DE ÍONS CLORETOS 
 
 
 
Monografia apresentada à Escola 
Politécnica da Universidade de São Paulo 
para conclusão de Pós-Doutorado em 
Engenharia Civil 
 
 
 
 
 
São Paulo 
Abril, 2005 
UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO 
ESCOLA POLITÉCNICA 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE 
CONSTRUÇÃO CIVIL - PCC / USP 
 
 
 
 
 
André Tavares da Cunha Guimarães 
 
 
 
 
GRAU DE SATURAÇÃO: SUA VARIAÇÃO COM O TIPO DE 
CONCRETO E SUA INFLUÊNCIA NA DIFUSÃO DE ÍONS CLORETOS 
 
 
 
 
Monografia apresentada à Escola 
Politécnica da Universidade de São Paulo 
para conclusão de Pós-Doutorado em 
Engenharia Civil 
 
 
Área de Concentração: 
Engenharia de Construção Civil e Urbana 
 
 
Supervisor: 
Paulo Roberto do Lago Helene 
 
 
São Paulo 
Abril, 2005 
 
 
 
 
 
 
AGRADECIMENTOS 
 
 
Ao PROF. PAULO HELENE pela confiança e pelo apoio, não só durante a realização 
deste trabalho, mas pelos vários anos de pesquisa. 
Ao DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE CONSTRUÇÃO CIVIL DA ESCOLA 
POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO - PCC / EPUSP pela oportunidade de 
trabalhar em instituição de tão alto nível. 
Ao DEPARTAMENTO DE MATERIAIS E CONSTRUÇÃO DA FUNDAÇÃO 
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE pelo incentivo na realização dessa pesquisa. 
À FUNDAÇÃO DE APOIO PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO – FAPESP 
pelo auxílio à pesquisa, sem o qual não seria possível o desenvolvimento desse trabalho. 
 
 
 
 
 
1 
 
Sumário 
 
1. INTRODUÇÃO 
1.1. Importância e Justificativa do Tema 
1.2. Pesquisadores e Centros de Pesquisa no País e no Exterior 
1.3. Objetivo 
2. GRAU DE SATURAÇÃO NO CONCRETO 
2.1. Influência do Grau de Saturação na Difusão dos Íons Cloreto 
2.2. Variação do Grau de Saturação para Diferentes Ambientes e Tipos de Concreto 
3. MODELO DE PREVISÃO DE VIDA ÚTIL PARA CONCRETO EM ZONA DE 
MOLHAGEM E SECAGEM 
3.1. Perfil Teórico na Idade do Perfil Medido 
3.2. Modelo para Previsão de Vida Útil Residual 
4. EXPERIMENTO 
4.1. Métodos 
4.1.1. Influência do GS na difusão de cloretos em concretos com diversos traços 
4.1.2. Variação do GS para diferentes micro-ambientes e tipos de concreto 
4.1.3. Modelo de previsão de vida útil para concreto em zona de molhagem e 
secagem 
4.1.4. Estudo de casos 
4.2. Materiais e Aplicação dos Métodos 
4.2.1. Materiais 
4.2.2. Influência do GS na difusão de cloretos em concretos com diversos traços 
4.2.3. Variação do GS para diferentes micro-ambientes e tipos de concreto 
4.2.4. Modelo de previsão de vida útil para concreto em zona de molhagem e 
secagem 
4.2.5. Estudo de casos 
5. RESULTADOS E ANÁLISES 
5.1. Influência do GS na Difusão de Cloretos em Concretos com Diversos Traços 
5.1.1. GS médio dos corpos de prova 
5.1.2. Perfis de teor de cloretos de cada grupo de corpos de prova 
5.1.3. Ensaios de porosimetria por intrusão de mercúrio 
3 
3 
4 
5 
7 
7 
14 
 
17 
17 
18 
20 
20 
20 
22 
 
23 
24 
24 
24 
29 
30 
 
31 
31 
34 
34 
34 
34 
37 
 
 
2 
 
5.1.4. Análise dos resultados 
5.2. Variação do GS para Diferentes Micro-Ambientes e Tipos de Concreto 
5.2.1. Análise da variação do GS 
5.2.2. Modelo para RGS –média anual considerando a variação sazonal do GS 
5.3. Estudos de Casos 
5.3.1. TECON 
5.3.2. Torre de telecomunicações 
5.3.3. Comentários 
6. CONCLUSÕES 
6.1. Influência do GS na Difusão de Cloretos 
6.2. Variação do GS para Testemunhos Expostos à um mesmo Ambiente 
6.3. Estudos de Caso 
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
ANEXOS 
ANEXO A - Absorção, índice de vazios e massa específica dos corpos de prova de 
argamassa peneirada do concreto 
ANEXO B – Absorção, índice de vazios e massa específica dos testemunhos para ensaio 
de variação do GS para diversos tipos de concreto, tipo de superfície de 
ataque e orientação da face exposta 
ANEXO C – Tabela de previsão de vida útil para perfil de cloretos com pico 
ANEXO D – Tabelas de GS médio para os grupos de CPs 
ANEXO E – Valores dos perfis de cloretos dos valores medidos e dos valores obtidos por 
regressão e valores característicos das curvas obtidas por regressão 
ANEXO F – Ensaios de porosimetria por intrusão de mercúrio 
ANEXO G – Valores médios, máximos e mínimos de GS dos testemunhos 
ANEXO H – Variação sazonal do GS dos testemunhos localizados nos três micro-
ambientes pesquisados do TECON 
 
 
 
 
 
39 
43 
44 
47 
49 
49 
74 
81 
83 
83 
84 
85 
87 
90 
 
90 
 
 
95 
97 
102 
 
107 
109 
119 
124 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
 
1.1. Importância e Justificativa do Tema 
 
Em estudos recentes, notou-se que em superfícies com alto teor de íons cloretos (2% em 
relação a massa de cimento) e considerando fatores como a variação da resistência a compressão, 
variação sazonal da temperatura, tipo de cimento e relação a/c obteve-se uma grande diferença 
entre a profundidade de ataque prevista por métodos deterministas e a profundidade efetiva 
obtida por perfis de penetração de cloretos em cais marítimo no extremo sul do Brasil. Deve-se 
salientar que esse teor de íons cloretos foi obtido tanto em época de chuva intensa (inverno) 
como em época de estiagem (verão), segundo estudos de GUIMARÃES (2000). 
Supõem-se por esses fatos que a dificuldade dos cloretos penetrarem é devido ao teor de 
água de equilíbrio no concreto estar abaixo da saturação. Esse fato pode gerar diferenças entre 
resultados de laboratório e obras em serviço, pois os ensaios de laboratório que visam obter um 
coeficiente de difusão são realizados na condição de corpos de prova saturados (PAGE et al., 
1981; PRUDÊNCIO, 1993; ANDRADE, 1993; GJØRV et al., 1994). 
Para investigar esse fator GUIMARÃES e HELENE (2001) desenvolveram duas 
metodologias de ensaio. A primeira para determinar a influência da variação do grau de 
saturação (GS) na difusão dos cloretos. A segunda para medir a variação do GS em camadas 
mais externas do concreto em um ambiente marítimo. Após algumas modificações no método 
desenvolvido no primeiro ensaio as metodologias foram então aplicadas em duas estruturas em 
uso com idade superior a 20 anos. 
Os resultados mostram uma grande influência do GS sobre a difusão de íons cloreto, 
influência esta que deve ser considerada nos modelos de vida útil em estruturas que estão sujeitas 
ao ataque desse agente agressivo, como estruturas em ambiente marítimo. 
Alguns conhecimentos da influência do GS na difusão de cloretos ainda devem ser 
adquiridos para um maior domínio de sua consideração nos modelos de vida útil, como, por 
exemplo, estudo sobre a influência da variação do GS sobre a velocidade de penetração dos íons 
cloreto em concretos executados com diferentes materiais; e como varia o GS em um mesmo 
ambiente em função do tipo de concreto. 
Outro aspecto que necessita estudos é o fato de que estruturas de concreto em ambiente 
marítimo, especialmente onde há molhagem e secagem ou estruturas em zonas em que usa-se sal 
 
 
4 
 
de degelo é normal obter-se perfil de cloretos formando picos, ou seja, o teor de cloretos 
aumenta para o interior do concreto e depois diminui. Alguns pesquisadores (NILSSON et al., 
2000; ANDRADE et al., 2000) mostram como obter modelos até a idade de inspeção da obra. 
Para permitir a previsão do comportamento em idades mais avançadas mantendo o teor no pico 
constante e seguindo a segunda lei de Fick,GUIMARÃES e HELENE (2004) adaptaram modelo 
apresentado por CRANK (1975). Sente-se a necessidade de continuidade desse estudo, 
formulando tabelas que facilitem a utilização desse modelo e demonstrar sua aplicabilidade em 
um caso real. 
Pretende-se dessa forma colaborar com o entendimento do processo de penetração de 
íons cloretos em ambiente marítimo, evitando-se desperdícios de materiais ou a perda parcial ou 
total de uma estrutura antes de sua vida útil de projeto. 
 
 
1.2. Pesquisadores no País e no Exterior 
 
A influência do GS sobre a difusão de íons cloreto tem sido objeto de pesquisa nos 
últimos anos, sendo demonstrada a importância desse fator ser considerado nos modelos de vida 
útil de estruturas de concreto armado: 
- 1995 - HEDENBLAD (1995) demonstrou teoricamente a influência do teor de umidade 
na difusão de cloretos, mostrando uma maior influência do grau de hidratação do cimento 
do que do GS. Provavelmente o grau de hidratação foi um pouco maior nos grupos com 
maior GS e mesmo assim esses apresentaram coeficientes de difusão bem maiores, 
mostrando uma grande influência do GS. HEDENBLAND (1995) já alertava que além do 
GS à precipitação de alguns elementos nos poros da pasta de cimento poderiam diminuir 
o coeficiente de difusão dos cloretos; 
- 1999 - MARTYS (1999) simulou com programa computacional a difusão de íons em 
poros médios (rede interligada) cheios com dois fluídos, sendo um predominantemente 
molhável, como exemplo, a água e o ar. O modelo abrange uma variação do GS, 
aproximadamente, de 35% a 100% em relação à rede de poros interligados; 
- 2000 - GUIMARÃES (2000) apresentou modelo da influência do GS sobre a difusão de 
íons cloreto e sua aplicação em um micro ambiente de uma estrutura existente, 
comparando os resultados com o perfil de cloretos medidos nessa estrutura, 
 
 
5 
 
demonstrando uma grande melhora do modelo quando considera a influência do GS 
desse concreto. O modelo abrange uma variação do GS, aproximadamente, de 55% a 
100%, sendo os corpos de prova de pasta executada com cimento de alta resistência 
inicial e relação a/c de 0,5. Esse modelo só permite considerar a penetração de cloreto 
através da primeira lei de Fick, ou seja, em regime permanente; 
- 2001 – GUIMARÃES e HELENE (2001) – apresentaram modelo da influência do GS 
sobre a difusão de íons cloreto baseado em ensaio que permite considerar regime não 
permanente, ou seja, a segunda lei de Fick; 
- 2002 - CLIMENT et al. (2002) apresentaram modelo da variação do coeficiente de 
difusão em função do GS em corpos de prova de concreto executado com cimento 
Portland comum e relação a/c de 0,5 e 0,6, sendo que o GS variou, aproximadamente, de 
30% a 80%; 
- 2003 – NIELSEN e GEIKER (2003) – pesquisaram a influência do GS sobre a difusão de 
íons cloreto em corpos de prova de argamassa executada com cimento de alta resistência 
inicial com relação a/c de 0,5. 
 
1.3. Objetivo 
 
Essa pesquisa tem três objetivos principais: 
- Estudar a influência do GS na difusão de íons cloreto em diferentes concretos; 
- Estudar a variação do GS em concretos expostos a um mesmo ambiente, executados com 
diferentes materiais, expostos em diferentes micro-ambientes e com diferentes tipos de 
superfície exposta em relação a superfície de concretagem em ambientes iguais; 
- Desenvolver tabela que facilite a utilização do modelo apresentado por CRANK (1975) e 
adaptado por GUIMARÃES e HELENE (2004) para perfil de cloretos formando picos, 
ou seja, o teor de cloretos aumenta para o interior do concreto e depois diminui, e 
demonstrar sua aplicabilidade em estudo de caso real. 
 
 
 
6 
 
Dessa forma pretende-se estender os conhecimentos adquiridos sobre a influência do GS 
sobre a difusão de íons cloretos a diferentes tipos de concretos e micro-ambientes, possibilitando 
uma utilização mais ampla desse importante fator. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2. GRAU DE SATURAÇÃO NO CONCRETO 
 
Para investigar esse fator GUIMARÃES e HELENE (2001) desenvolveram duas 
metodologias de ensaio. A primeira para determinar a influência da variação do grau de 
saturação (GS) na difusão dos cloretos. A segunda para medir a variação do GS em camadas 
mais externas do concreto em um ambiente marítimo. 
A seguir são apresentados os principais métodos e modelos desenvolvidos em pesquisas 
anteriores. 
 
2.1. Influência do Grau de Saturação na Difusão dos Íons Cloreto 
 
 
Pesquisa realizada por GUIMARÃES (2000) em pasta de cimento endurecida e 
considerando a primeira lei de Fick mostrou uma grande influência do GS sobre a difusão de 
íons cloreto, conforme Fig. 2.1. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
FIGURA 2.1 - Valores médios do coeficiente de difusão efetivo em função do GS e intervalo de 
confiança na média do GS (confiança de 95%) (GUIMARÃES, 2000) 
 
y = 9.10-11.e0,0525x
R2 = 0,8869
1,00E-09
2,00E-09
3,00E-09
4,00E-09
5,00E-09
6,00E-09
7,00E-09
8,00E-09
9,00E-09
1,00E-08
1,10E-08
1,20E-08
1,30E-08
1,40E-08
1,50E-08
1,60E-08
1,70E-08
1,80E-08
1,90E-08
2,00E-08
2,10E-08
0 20 40 60 80 100
SD (%)
D
ef
 (
cm
2 /
s)
Eq. exponencial 
 Média 
 Limite superior 
 Limite inferior 
I 
II 
IV 
III 
GS 
 
 
8 
 
Alterações realizadas no método desse ensaio (GUIMARÃES e HELENE, 2001) 
realizado em argamassa de cimento e agregado miúdo, permitindo uma análise considerando a 
segunda lei de Fick, continua evidenciando uma grande influência, conforme Fig. 2.2. 
 
FIGURA 2.2 - Relação entre os coeficientes de difusão e o coeficiente de difusão máximo 
(grupo saturado) – D / Dmáx (GUIMARÃES e HELENE, 2001) 
 
Na Fig. 2.3 pode-se comparar os resultados obtidos nas duas pesquisas. 
Observa-se que a diferença da influência do GS na pasta de cimento (primeiro ensaio) e 
na argamassa (alteração) apresentam uma diferença pequena comparada com a influência desse 
fator sobre a difusão de cloretos. Deve-se levar em conta as diferenças nos métodos de ensaio, 
principalmente quanto à contaminação e à análise quantitativa, que no primeiro ensaio foi 
utilizando equações da primeira lei de Fick e no último ensaio utilizando equações da segunda lei 
de Fick. Também deve-se considerar que o cimento utilizado na pasta endurecida foi de alta 
resistência inicial e na argamassa foi utilizado cimento pozolânico. Nas curvas dos dois ensaios 
há formação de um patamar característico, onde a influência do GS diminui. 
 
0,069
0,333
0,398
1
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
50 70 90
GS - %
D
 / 
D
m
áx
 
 
9 
 
FIGURA 2.3 - Influência do GS na pasta de cimento (GUIMARÃES, 2000) e na argamassa 
(GUIMARÃES e HELENE, 2001) 
 
Os resultados do ensaio demonstram a importância de se considerar o GS do concreto na 
estimativa do coeficiente de difusão dos íons cloretos. 
GUIMARÃES (2000) apresentou as seguintes considerações, com o objetivo de mostrar 
um possível mecanismo que possa explicar a influência da variação do GS na difusão de íons 
cloretos na pasta de cimento endurecida: 
- Na pasta de cimento endurecida saturada, ou seja, GS de 100% (Fig. 2.4) todos os poros 
acima do diâmetro crítico estão cheios de água, facilitando a difusão de íons. A seção 
transversal desses poros é a seção transversal por onde os íons sofrem difusão; 
- Conforme MEHTA e MANMOHAN (1980), o volume de poros maiores que o diâmetro 
crítico é da ordem de 15% do volume total de vazios para pasta de cimento com rel. a/cde 0,5, sendo esse o volume da rede interligada de poros que influi na difusão de íons 
(Fig. 2.5). Assim, diminuindo o GS de 100% até 85% deve diminuir mais 
acentuadamente a água na rede de poros com diâmetros maiores que o diâmetro crítico 
(Fig. 2.4). Portanto, a seção transversal de difusão dos íons diminui rapidamente 
conforme pode ser observado na Fig. 2.1 entre os pontos IV e III. O diâmetro crítico para 
a pasta com rel. a/c de 0,5 é de aproximadamente 80 nm (MEHTA e MANMOHAN, 
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
50 70 90
GS - %
D
(S
D
) 
/ D
(1
00
%
)
GUIMARÃES e HELENE, 2001 
GUIMARÃES (2000) 
 
 
10 
 
1980) e a condensação em poros desse tamanho ocorre com UR maior que 95% 
(QUÉNARD e SALLÉE, 1991). Portanto, diminuindo a UR de 95% esses poros tendem 
a ficarem cheios com vapor de água e uma camada de água adsorvida em suas paredes 
com uma espessura de aproximadamente 0,2 nm, 0,45 nm e 0,9 nm para UR de 10%, 
50% e 95% respectivamente (QUÉNARD e SALLÉE, 1992). Sendo assim, os poros 
maiores que o diâmetro crítico tendem a diminuir a água condensada até atingir uma 
camada fina de água adsorvida. Quando diminui o GS até aproximadamente 85 % toda a 
rede de poros interligada (diâm. dos poros > diâm. crítico), terá apenas água adsorvida 
(Fig. 2.4). Logo a seção transversal de difusão dos íons pode diminuir muito. Nesse caso, 
os íons também tem que percorrer distâncias maiores, pois precisam circundar o poro 
para ultrapassa-lo. Para pequenas espessuras de água (? 0,9 nm) é de se esperar que os 
elementos precipitados, como os Ca(OH)2, tornem-se obstáculos que dificultam a 
passagem dos íons cloretos, os quais possuem diâmetro de 0,36 nm; 
- Para GS menor que 85 % o coeficiente de difusão deve diminuir com menos intensidade, 
provavelmente devido ao início da perda de água nos poros menores que o diâmetro 
crítico, poros esses com menor influência no transporte de massa. Isso deve ocorrer até o 
momento em que a espessura de água adsorvida nas paredes dos poros com diâmetro 
maior que os do diâmetro crítico começa a diminuir, conforme Fig. 2.1 entre os pontos III 
e II; 
- O coeficiente de difusão deve novamente diminuir rapidamente (Fig. 2.1, entre os pontos 
II e I), quando a espessura de água adsorvida nas paredes dos poros com diâmetro maior 
que os do diâmetro crítico começa a diminuir (Fig.2.4). 
 
Esse processo apresenta forte indício de ocorrer quando se compara a curva de 
distribuição dos poros na pasta de cimento (MEHTA e MANMOHAN, 1980) com os resultados 
do ensaio de influência do teor de umidade da pasta de cimento na difusão de íons cloretos: a 
inflexão na curva de distribuição dos poros na pasta com rel. a/c de 0,6 ocorre quando são 
preenchidos com mercúrio aproximadamente 15% do volume de vazios (volume de poros 
maiores que o poro crítico) (Fig. 2.5), o que equivale a um GS é de 85 % (Fig. 2.1, entre os 
pontos II e III). 
 
 
 
 
11 
 
FIGURA 2.4 - Rede de poros da pasta de cimento endurecida com diferentes graus de saturação 
(GUIMARÃES, 2000) 
 
 
 
 
 
 
 
 
FIGURA 2.5 - Distribuição dos poros na pasta de cimento (MEHTA e MANMOHAN, 1980) 
 
Pore solution 
Vapor 
Rede de poros maior 
que o diâmetro crítico 
GS=100% 
GS>85% 
GS=85% 
GS<75% 
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
Diâmetro do poro (nm) 
a/c=0,9 0,8 
0,7 
0,6 
0,5 
0,4 
0,3 
28 dias
 
 
12 
 
O ensaio com argamassa (GUIMARÃES e HELENE, 2001), que possui agregado como 
o concreto, permitiu uma análise quantitativa utilizando a segunda lei de Fick e apresentou uma 
menor influência do GS que na pasta endurecida (Fig. 2.3). 
Ensaios que correlacionam o sentido do vapor com o coeficiente de difusão de cloretos 
(MEHTA et al., 1992) parecem estar de acordo com os resultados obtidos nesse ensaio. Esses 
ensaios correlacionam o sentido do vapor da água com o coeficiente de difusão, mostrando que 
quando o vapor se desloca no mesmo sentido dos íons cloretos o coeficiente de difusão é bem 
maior que no caso contrário. Nota-se na Fig. 2.6 que quando o vapor se desloca no mesmo 
sentido dos cloretos as primeiras camadas por onde esses íons penetram possuem um teor de 
umidade maior que quando o vapor é em sentido contrário. 
 
FIGURA 2.6 - Ensaio correlacionando o sentido do vapor da água com o coeficiente de difusão 
(MEHTA et al., 1992) 
 
HEDENBLAD (1995) demonstrou teoricamente a influência do teor de umidade na 
difusão de cloretos, mostrando uma maior influência do grau de hidratação do cimento do que do 
GS. Provavelmente o grau de hidratação foi um pouco maior nos grupos com maior GS e mesmo 
assim esses apresentaram coeficientes de difusão bem maiores, mostrando uma grande influência 
do GS. HEDENBLAD (1995) já alertava que além do GS a precipitação de alguns elementos nos 
poros da pasta de cimento poderiam diminuir o coeficiente de difusão dos cloretos. 
MARTYS (1999) simulou com programa computacional a difusão de íons em poros 
médios (rede interligada) cheios com dois fluídos, sendo um predominantemente molhável, 
como por exemplo a água e o ar. Correlacionando os GS's da rede de poros interligada simulada, 
com os GS's da pasta de cimento endurecida, considerando o volume total de poros, os resultados 
obtidos por MARTYS (1999) apresentam uma maior influência do GS que os resultados dessa 
pesquisa. No entanto, na pasta de cimento, temos a influência dos poros menores que o diâmetro 
1 2 3 4 5 6
Cl- 
(% / cim) 
x: distância da superfície 
do concreto (cm) 
A 
B 
3 
 
2 
 
1 Cl- - teor 
na mistura 
U.R. ~ 100% 
U.R. ~ 65% 
x 
concreto 
 (ø 10, d=3 cm) 
A 
B 
U.R. ~ 65% 
x 
Recipiente selado U.R. ~ 100% 
 NaCl pulverizado 
 
 
13 
 
crítico na difusão de íons. Essa influência é relativamente pequena quando a pasta de cimento 
está saturada. No entanto, quando há pouca umidade na rede interligada, a influência dos poros 
pequenos deve ser considerável. Como exemplo pode-se considerar o GS de 90 % que equivale a 
de poros interligada estar com aproximadamente 33% de água do volume total de vazios (5% de 
água em 15 % de volume de vazios). Para este valor MARTYS (1999) obteve uma relação entre 
o coeficiente de difusão da pasta não saturada e a pasta saturada (Def/Dmáx) de 0,15 (Fig. 2.7), 
enquanto que no ensaio de influência do GS na pasta endurecida obteve-se 0,32 (Fig. 2.1). 
 
 
FIGURA 2.7 - Relação entre coeficiente de difusão da pasta não saturada e da pasta 
saturada - Def/Dmáx (MARTYS, 1999) 
 
 
CLIMENT et al. (2002) obtiveram coeficientes de difusão estimados de 3,84x10-12 m2/s 
(a/c = 0,5) e 2,68 x10-12 m2/s (a/c = 0,5) para GS de 68,6% e 56,7%, respectivamente. Portanto 
há uma redução do coeficiente de difusão de 30% quando o GS varia de 68.6% para 56.7%. 
Como a contaminação foi feita com gás de PVC, esse método deve favorecer uma penetração 
inicial de cloretos maior quanto menor o GS, sendo que esse efeito não é considerado nesse 
modelo. Para um intervalo próximo (GS variando de 73,2% para 53,7%) GUIMARÃES e 
HELENE (2001) obtiveram uma redução no coeficiente de difusão em argamassa de 80%, um 
valor maior que a variação obtida por CLIMENT et al. (2002). Os mesmos pesquisadores 
obtiveram uma estimativa de coeficiente de difusão de 6,05x10-12 m2/s (a/c = 0,6) e 0,071x10-12 
m2/s (a/c = 0,6) para um GS de 79,4% e 39,9%. Portanto obtiveram coeficiente de difusão muito 
baixo para GS próximo a 40%, que é a mesma tendência do modelo de GUIMARÃES e 
HELENE (2001). 
1,00
D ef/D máx 
0,75
0,50
0,25
0,00
0 25 5075 100 
GS (%) 
 
 
14 
 
NIELSEN e GEIKER (2003) obtiveram coeficientes de difusão estimados de 12,9x10-12 
m2/s , 3,8x10-12 m2/s e 2,7 x10-12 m2/s para GS de 100 %, 59,4% e 53,8%, respectivamente. 
Como a contaminação dos corpos de prova não saturados foi obtida por imersão destes em uma 
solução de 26 % da massa por 2 horas seguida por secagem com secador de cabelo, esse método 
também deveria favorecer uma penetração inicial de cloretos maior quanto menor o GS, sendo 
que os pesquisadores relatam que em ensaios preliminares esse efeito não foi significativo. 
Portanto obtiveram uma redução do coeficiente de difusão de 79% para uma variação do GS de 
100% para 53,8%. Para um intervalo próximo (GS variando de 100% para 53,7%) 
GUIMARÃES e HELENE (2001) obtiveram uma redução do coeficiente de difusão de 93%, 
redução maior a obtida por NIELSEN e GEIKER (2003). 
Todos os modelos citados acima mostram uma grande influência do GS sobre a difusão 
de íons cloreto. 
 
 
2.2. Variação do Grau de Saturação para Diferentes Micro-Ambientes e Tipos de 
Concreto 
 
A seguir é descrito o método desenvolvido por GUIMARÃES (2000) após alguns 
experimentos: 
 
1. Material para ensaio: são extraídos testemunhos com diâmetro de 100 mm da superfície 
de concreto da qual deseja-se obter o grau de saturação. Esses testemunhos são fatiados com 
espessura aproximadamente igual ao cobrimento das barras de aço, permitindo obter-se 
valores médios do grau de saturação dessa camada. Deve-se retirar a camada mais externa do 
concreto, ou seja, eliminando os primeiros centímetros a partir da face mais externa 
(aproximadamente a espessura equivalente ao Dmáx do agregado); 
2. Os testemunhos são ensaiados para obter-se a massa seca de cada testemunho e a 
absorção máxima em relação à massa seca desses testemunhos, conforme ASTM C 642 
(1990); 
3. Os testemunhos são revestidos com silicone em todos os lados com exceção de um dos 
topos, com a finalidade de simular uma superfície da estrutura de concreto por onde penetra a 
água do meio ambiente. Antes e depois de revestir os testemunhos com silicone, esses devem 
 
 
15 
 
ser pesados, obtendo-se a massa de silicone que reveste cada testemunho. A pesagem após a 
aplicação do silicone deve ser realizada no máximo uma hora após essa aplicação; 
4. Os testemunhos são localizados junto à superfície da estrutura de concreto, devendo ficar 
a superfície não revestida com silicone com a mesma orientação geográfica dessa superfície, 
ficando os testemunhos e a superfície da estrutura de concreto sujeitos as mesmas condições 
de secagem e molhagem. Caso os testemunhos não possam ser instalados junto a superfície 
que se está pesquisando, pode-se localizar em lugar próximo com as condições de exposição 
aproximadamente semelhantes. Deve-se localizar os testemunhos de forma que esses não 
fiquem com água acumulada em sua base; 
5. No mínimo dois testemunhos devem ser instalados junto a uma superfície de concreto 
sendo um com um teor de umidade bastante baixo e outro bastante alto. Assim, quando os 
dois testemunhos apresentarem ao longo das medições um valor de grau de saturação 
aproximadamente igual, considera-se que os testemunhos estão em equilíbrio com o 
ambiente. Somente após esse equilíbrio são consideradas as medições de GS; 
6. Antes da pesagem os testemunhos devem ser secos nas superfícies revestidas com 
silicone e retirado o excesso de água na superfície exposta, obtendo a massa apenas com a 
umidade absorvida pelo testemunho. Quando não for possível pesar próximo ao local de 
exposição dos testemunhos, esses devem ser colocados em sacos plásticos, evitando o 
máximo possível a perda de umidade dos testemunhos durante o transporte; 
7. Para cada medição calcula-se o valor do grau de saturação médio para a espessura do 
testemunho, sendo o GS de cada testemunho obtido através da seguinte equação: 
 
GS = (Ab / Abmax) . 100 , sendo (2.1) 
 
GS – Grau de Saturação (%); 
Abmáx – Absorção máxima, conforme ASTM C 642 (1990) (%) 
Ab – Absorção de água em relação à massa seca do testemunho (%), onde 
 
Ab = (MT - MSilicone - MSeca) / MSeca) . 100 , sendo (2.2) 
 
MT – massa total obtida na pesagem do testemunho (g); 
MSilicone – massa do silicone de revestimento (g); 
MSeca – massa seca do testemunho (g), conforme ASTM C 642 (1990). 
 
 
16 
 
 
8. Para cada superfície medida é calculado o valor médio de no mínimo dois testemunhos. 
As medições devem ser programadas de forma que permita obter uma média, para o período 
de medição, dos valores calculados. Os testemunhos devem ser pesados sempre no mesmo 
horário e em datas pré-determinadas, mesmo em dias de chuva. 
 
Através de resultados obtidos em estudos de casos, GUIMARÃES e HELENE (2001) 
concluíram que o GS varia com as condições do ambiente e com o traço e tipo de material 
utilizados no concreto. 
CLIMENT et al. (2002) mostram que existe correlação entre as medidas de resistividade 
do concreto, umidade relativa do concreto e GS do concreto. Essa correlação pode ser estudada 
no sentido de desenvolver metodologia que facilite a obtenção do GS em estruturas de concreto 
em serviço. 
3. MODELO DE PREVISÃO DE VIDA ÚTIL PARA CONCRETO EM ZONA DE 
MOLHAGEM E SECAGEM 
 
 
3.1. Perfil Teórico na Idade do Perfil Medido 
 
Estruturas de concreto em ambiente marítimo, especialmente onde há molhagem e 
secagem ou estruturas em zonas em que usa-se sal de degelo é normal obter-se perfil de cloretos 
formando picos, ou seja, o teor de cloretos aumenta para o interior do concreto e depois diminui. 
Alguns pesquisadores (NILSSON et al., 2000; ANDRADE et al., 2000) mostram como obter 
modelos até a idade de inspeção da obra. 
Conforme NILSSON et al. (2000) e ANDRADE et al. (2000), o comportamento da 
penetração de cloretos após a formação do pico, continua com um comportamento similar a 
solução da segunda lei de Fick, considerando o valor do teor de cloretos no pico constante. O 
problema é definir o tempo a ser considerado na equação. Para contornar esse problema, por 
regressão, calcula -se um valor de Cs teórico para o perfil e considera-se o tempo da idade da 
estrutura até a medição desse perfil (Fig. 3.1). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
FIGURA 3.1 – Perfil teórico quando o perfil real apresenta pico (NILSSON et al., 2000) 
 
Para permitir a previsão do comportamento em idades mais avançadas mantendo o teor 
no pico constante e seguindo as leis de Fick, GUIMARÃES e HELENE (2004) adaptaram o 
modelo apresentado por CRANK (1975) e demonstraram sua aplicabilidade em um caso real. 
A seguir é apresentado o modelo adaptado por GUIMARÃES e HELENE (2004). 
 
xpico 
CS 
Cpico 
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
0 10 20 30
Profundidade - mm
C
l/C
aO
 -
 %
 
 
18 
 
3.2. Modelo para Previsão de Vida Útil Residual 
NILSSON et al. (2000) e ANDRADE et al. (2000) sugerem que para concreto com 
considerável tempo de ataque a cloretos, a concentração no pico de teor de cloretos deve ser 
constante e o ponto zero do eixo do x deve ser transferido para a profundidade onde forma-se o 
pico de teor de cloretos (Fig. 3.2). 
A forma de um pico sugere um efeito equivalente a difusão em um sentido, a partir desse 
pico, com perda de parte do material que sofre difusão na direção oposta. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
FIGURA 3.2 – Correta e errônea extrapolação dos teores do perfil de cloretos (ANDRADE et 
al., 2000) 
 
CRANK (1975) apresenta a seguinte equação para essa condição de difusão: 
 
, x’ = 0 (3.1) 
 
 
onde:CSeq = teor equivalente de cloretos na superfície externa do concreto; 
CP = teor de cloretos no pico; 
= constante de proporcionalidade. 
 
Conforme CRANK (1975), a solução para a eq. 3.1 é : 
 
 
 (3.2) 
 
0 
0 
CS Extrapolação 
errada 
CS 
Alterando a 
referência 
x 
x’ 
 
 
19 
 
onde: 
CcCl = teor de cloretos na posição x’; 
CO = teor inicial de cloretos na posição x’; 
x’ = distância entre o pico e a posição do teor CcCl, ou seja, considerando x’= 0 no pico; 
h = / D; 
t = tempo considerando t = zero aquele instante em que o concreto começa a sofrer o ataque de 
cloretos. 
erfc (z) = 1 – erf (z). 
 
Nota-se na eq. 3.2 que, tendo-se a curva teórica, o único valor desconhecido na equação é 
o valor de h. 
Conforme demonstra CRANK (1975) é possível obter-se curvas de (CcCl – CO) / (CSeq – 
CO) em relação a (x’ / 2(D.t)1/2), visto que para cada relação CP/ CSeq (considerando CO igual a 
zero) tem-se um valor característico de h(D.t)1/2 para a curva (Fig. 3.3). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
FIGURA 3.3 – Curvas de relação entre (CcCl – CO) / CSeq – CO) e (x’ / 2(D.t)1/2) (CRANK, 
1975) 
 
 
 
 
 
 
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
0 0,4 0,8 1,2 1,6 2
x’ / (D.t) 1/2 
oo 
 4 
 2 
1 
 1/2 
 1/4 
h(D.t)1/2 
(C
c C
l –
 C
O
) /
 (C
Se
q
 –
 C
O
) 
 
4. EXPERIMENTO 
 
4.1. Métodos 
 
4.1.1. Influência do grau de saturação na difusão dos íons cloreto 
 
É seguido o método desenvolvido por GUIMARÃES e HELENE (2001), conforme 
descrito a seguir: 
 
- Moldagem de 50 CP’s cilíndricos de 30 mm x 50 mm para cada traço de concreto, 
com argamassa peneirada; 
- Após 24 horas são desmoldados e colocados em cura úmida por 28 dias; 
- Após ficam em ambiente de laboratório; 
- Aos 180 dias são realizados ensaios de massa específica seca e absorção por imersão 
após fervura em seis corpos de prova de cada traço. Aos 203 dias são formados 
aleatoriamente 4 grupos de 8 corpos de prova e são estabilizados aproximadamente 
com GS de 55%, 75%, 90% e 100%, para cada traço. GS ao redor de 55% , 75% e 
90% foram obtidos secando em estufa a 50oC ou molhando os corpos de prova com 
água destilada até a obtenção de massa de água necessária para cada GS, conforme a 
equação: 
- GS = (((MGS – Mseca) / Mseca ) .100 / A) . 100 onde (4.1) 
- GS – grau de saturação em %; 
- MGS – massa do corpo de prova para o GS previsto em g ; 
- Mseca – massa do corpo de prova seco em g; 
- A – absorção por imersão após fervura em %, conforme ASTM C 642 (1990); 
- Cada grupo de corpos de prova não saturados são vedados com três sacos plásticos 
com retirada máxima de ar com leve sucção e os corpos de prova saturados são 
colocados parcialmente submerso em vidro vedado até a altura onde o fatiamento dos 
corpos de prova não é atingida; 
- Após 42 dias (idade de 245 dias), em média, são retirados da vedação e contaminados 
com NaCl moído até passar totalmente na peneira número 100 (face inferior em 
relação a moldagem após virar o corpo de prova). Para o cloreto não ser retirado 
 
 
21 
 
dessa superfície coloca-se uma proteção com esparadrapo a prova de água com um 
visor formado por película translúcida para observação do comportamento da 
contaminação durante o ensaio, nos grupos não saturados. Esses corpos de prova 
foram novamente vedados com três sacos plásticos. Nos grupos saturados são 
formados uma proteção com tubo plástico, para a umidade que possa acumular no 
topo dos corpos de prova não escorra pela parede lateral e são colocados parcialmente 
submersos; 
- Após aproximadamente sete dias de contaminação, são retiradas as proteções da 
contaminação e retirado o cloreto restante da superfície dos corpos de prova dos 
grupos saturados. Logo após, para retirar totalmente os cloretos precipitados, passa-se 
ar comprimido nessa superfície. A seguir os corpos de prova são fatiados obtendo-se 
o perfil de íons cloretos solúveis em ácido seguindo as recomendações da ASTM C 
1152 (1990); 
- Os corpos de prova com GS de aproximadamente 90% e 75% são fatiados após 
aproximadamente 16 e 26 dias da contaminação respectivamente e os com 
aproximadamente 50% são fatiados após 62 dias. 
 
Em estudos anteriores, foi observado que o valor obtido por regressão, para o teor na 
superfície dos corpos de prova (Cs), para pequenas idades em relação ao tempo total do ensaio, 
era próximo ao valor obtido no ensaio com mais duração. Também se observou que as massas de 
cloreto de sódio, depositada nos topos dos corpos de prova para todos os GS, permaneciam, ao 
final do ensaio, parcialmente precipitados, sem esgotamento da fonte de contaminação. Sendo 
assim, o teor de cloreto na superfície do corpo de prova é considerado constante durante todo o 
ensaio. 
Como a argamassa peneirada é proveniente de concreto utilizando água potável, foram 
selecionados aleatoriamente dois corpos de prova de cada traço para se obter o teor inicial de 
cloreto solúvel em ácido, conforme ASTM 1152 (1990). 
Os resultados são analisados obtendo-se a influência do GS sobre a difusão de íons 
cloretos em concreto variando a consistência e a relação a/c. 
Também é considerado o volume de poros interligados de cada argamassa peneirada e 
considerada sua influência sobre a variação do coeficiente de difusão em função da variação do 
GS. 
 
 
22 
 
 
4.1.2. Variação do GS para diferentes micro -ambientes e tipos de concreto 
 
Será seguido o método desenvolvido por GUIMARÃES e HELENE (2001), conforme 
descrito no item 2.2. 
Para obter-se os testemunhos para medir a variação do GS foram moldados blocos de 
concreto de 150 mm x 150 mm x 300 mm para cada traço de concreto. Destes blocos são 
extraídos testemunhos com aproximadamente 100 mm de diâmetro e 40 mm de espessura. Esses 
testemunhos são ensaiados para obter-se a massa seca, massa específica seca, índice de vazios e 
absorção máxima, conforme ASTM 642 (1990). Após caracterização dos testemunhos esses são 
impermeabilizados com silicone em todos os lados com exceção de um topo. 
Para medir o GS as seguintes variáveis são consideradas: 
- Variação do GS em função do tipo de concreto: para cada traço são preparados dois 
testemunhos de 100 mm de diâmetro e 40 mm de espessura de cada traço, obtidos das 
partes centrais dos blocos, denominados VC1, VC2, VC3, VC4 e VC5 (Fig.4.1). 
Todos são colocados em exposição com a face sem silicone orientada para o sul e na 
vertical (10 testemunhos), em local sujeito a intempérie; 
- Variação do tipo de superfície exposta: na mesma posição dos testemunhos anteriores 
são colocados em exposição testemunhos de 100 mm de diâmetro e 40 mm de 
espessura com um dos topos mantendo a superfície externa sem silicone orientada 
para o sul, denominados VT1, VF1, HL1 e HC1 (Fig. 4.1) (dois testemunhos por tipo 
de superfície com um total de oito testemunhos) que são analisados junto com os dois 
testemunhos VC1 do grupo anterior; 
- Variação da posição da superfície exposta: 12 testemunhos VC1 de 100 mm de 
diâmetro e 40 mm de espessura com a superfície sem silicone com as seguintes 
orientações: dois para cima (testemunhos na horizontal, simulando laje de cobertura), 
dois para baixo (testemunhos na horizontal, simulando face inferior de laje protegida 
de chuva), dois para o norte (testemunho na vertical), dois para leste (testemunho na 
vertical), dois para oeste (testemunho na vertical) e dois na posição vertical no 
interior do laboratório. Esses testemunhos são analisados com os dois testemunhos 
VC1 do primeiro grupo;23 
 
FIGURA 4.1 – Posição de extração dos testemunhos 
 
As medições foram diárias por um ano. 
Foram moldados 50 corpos de prova com argamassa peneirada de concreto, com 30 mm 
de diâmetro e 50 mm de comprimento, para cada um dos cinco traços, totalizando 250 corpos de 
prova. Utiliza-se para tal peneira com malha de 9,5 mm. Desses corpos de prova foram extraídos 
do seu interior testemunhos de aproximadamente 10 mm x 10 mm x 20 mm para ensaios de 
porosimetria por mercúrio. São realizados dois ensaios por traço (10 testemunhos). Esse ensaio 
tem a finalidade de avaliar os diferentes comportamentos dos testemunhos de concreto 
preparados para medir a variação diária do GS. 
Também foram moldados cinco corpos de prova de 150 mm de diâmetro e 300 mm de 
comprimento, para cada traço, para obter a resistência à compressão aos 28 dias e aos 60 dias. 
Analisa-se ainda a variação do GS por traço em relação à distribuição de poros da 
argamassa peneirada desses mesmos traços. 
 
4.1.3. Modelo de previsão de vida útil para concreto em zona de molhagem e secagem 
 
É desenvolvida tabela que facilita a utilização do modelo apresentado por CRANK 
(1975) e adaptado por GUIMARÃES e HELENE (2004) para perfil de cloretos formando picos, 
ou seja, o teor de cloretos aumenta para o interior do concreto e depois diminui. 
 
 
 
 
 
 
 
24 
 
4.1.4. Estudos de casos 
 
Com os conhecimentos adquiridos no estudo da influência do GS na difusão de cloretos 
em diversos tipos de concreto e aplicando o método para medir o GS em estruturas de concreto, 
desenvolvido por GUIMARÃES (2000), são realizados estudos de caso, verificando os modelos 
obtidos nessa pesquisa. 
Também será apresentado estudo de caso em zona de molhagem e secagem com perfil de 
cloreto formando pico no interior do concreto, demonstrando a aplicabilidade da tabela 
desenvolvida nessa pesquisa para previsão de vida útil e para esse tipo de ataque. 
 
4.2. Materiais e Aplicação dos Métodos 
 
4.2.1. Materiais 
 
A seguir são caracterizados os materiais utilizados nessa pesquisa. 
 
Cimento – Tipo CP IV 32 da Votorantin 
 
Agregado miúdo – areia quartzosa com granulometria conforme Tabela 4.1. 
 
TABELA 4.1 – Granulometria do agregado miúdo 
Peneiras PESO % % NBR 7211 
Número Abertura (g) Retido Acumulado Ótima Utilizável 
 (mm) 
3/8" 9,5 0,00 0,00 
4 4,8 1,90 0,19 0,19 3 - 5. 0 - 3 
8 2,4 34,50 3,45 3,64 29 - 43 13 - 29 
16 1,2 166,70 16,67 20,31 49 - 64 23 - 49 
30 0,6 360,20 36,02 56,33 68 - 83 42 - 68 
50 0,3 353,00 35,30 91,63 83 - 94 73 - 83 
100 0,15 73,30 7,33 98,96 93 - 98 88 - 93 
200 0,075 8,90 0,89 99,85 < 3% < 5% 
Resíduo 1,50 0,15 100,00 - - 
Soma 1000 100 271,06 
 Módulo de finura 2,71 
 
 
 
 
25 
 
Agregado graúdo - brita granítica com granulometria conforme Tabela 4.2. 
 
TABELA 4.2 – Granulometria do agregado graúdo 
PENEIRAS MATERIAL PERCENTAGEM EM PESO
(abertura) retido retido retido 
em mm em acumulado
76,00 0 0,00 0,00
50,00 0 0,00 0,00
38,00 0 0,00 0,00
25,00 0 0,00 0,00
19,00 1064,4 10,64 10,64
9,50 7695,2 76,95 87,60
4,80 1045,1 10,45 98,05
2,40 0 0,00 98,05
1,20 0 0,00 98,05
0,60 0 0,00 98,05
0,30 0 0,00 98,05
0,15 0 0,00 98,05
resíduo 195,3 1,95
TOTAIS 10000 100,00 686,52
PESO ESPECÍFICO APARENTE (Kg/l) = 1,25
PESO ESPECÍFICO ABSOLUTO (Kg/l) = 2,62
DIÂMETRO MÁX = 19mm
MÓD. DE FINURA = 6,87 
 
Água – potável 
 
Concretos – foram executados cinco traços de concreto: três traços de igual consistência e 
variando a relação a/c; e três traços de igual relação a/c e variando a consistência, sendo um dos 
traços comum as duas famílias de concreto. Todos os traços possuem teor de argamassa seca de 
52%. Na Tabela 4.3 são mostrados os traços dos concretos, seus abatimentos de tronco cônico e 
massa específica do concreto fresco. Na Tabela 4.4 são apresentadas suas resistências à 
compressão aos 28 dias e 60 dias. 
 
 
 
 
 
 
26 
 
TABELA 4.3 – Traços, abatimento de tronco cônico e massa específica do concreto fresco 
Concreto Traço 
(c : a : b : a/c) 
Abatimento 
(cm) 
Massa esp. 
Fresca 
(kg/m3) 
Consumo de 
cimento 
(kg/m3) 
Traço 1 (1:5:0,54) 1 : 2,12 : 2,88 :0,54 11 2350 359 
Traço 2 (1:4:0,45) 1 : 1,60 : 2,40 : 0,45 11 2285 419 
Traço 3 (1:6:0,63) 1 : 2,64 : 3,36 : 0,63 11 2325 304 
Traço 4 (1:4:0,54) 1 : 1,60 : 2,40 : 0,54 22 2275 411 
Traço 5 (1:6:0,54) 1 : 2,64 : 3,36 : 0,54 1,2 2325 308 
 
TABELA 4.4 – Resistência a compressão (MPa) 
Traço Resistência 
28 dias 
Resistência 
média 28 d 
Resistência 
60 dias 
29,37 1 
29,90 
29,63 35,88 
32,30 2 
33,40 
32,85 38,48 
27,80 3 
27,80 
27,80 30,33 
28,60 4 
31,50 
30,05 36,56 
33,70 5 
36,00* 
33,70 39,16 
* Valor desconsiderado em função dos resultados aos 60 dias 
 
As Fig. 4.2/4.3/4.4/4.5/4.6 mostram a fase de moldagem e preparo de corpos de prova e 
testemunhos. 
 
 
 
27 
 
FIGURA – 4.2 – Ensaio de abatimento de tronco cônico 
 
FIGURA 4.3 – Corpos de prova de 150 mm de diâmetro x 300mm de comprimento e 
prismáticos de 150 mm x 150 mm x 300 mm 
 
 
 
 
28 
 
FIGURA 4.4 – Confecção dos corpos de prova de argamassa peneirada de concreto com 30 mm 
de diâmetro x 50 mm de comprimento 
 
 
FIGURA 4.5 – Corpos de prova para porosimetria com mercúrio extraídos do centro dos corpos 
de prova de argamassa peneirado de concreto 
 
 
 
 
 
29 
 
4.2.2. Influência do GS na difusão de cloretos em concretos com diversos traços 
 
Os valores obtidos nos ensaios de índice de vazios, absorção e massa específica dos 
testemunhos de aproximadamente 30 mm de diâmetro e 50 mm de comprimento são mostrados 
no Anexo A. 
As Fig. 4.6/4.7/4.8 mostram a etapa de estabilização dos corpos de prova com os graus de 
saturação previstos. 
 
FIGURA 4.6 – Corpos de prova de argamassa peneirada dos cinco traços de concreto 
estabilizando para graus de saturação de aproximadamente 50%, 75% e 90% 
FIGURA 4.7 – Corpos de prova de argamassa peneirada dos cinco traços de concreto 
estabilizando para graus de saturação de 100% 
 
 
 
30 
 
 
FIGURA 4.8 – Esquema da contaminação dos corpos de prova de argamassa peneirada de 
concreto para GS de 100% 
 
4.2.3. Variação do GS para diferentes micro -ambientes e tipos de concreto 
 
Os valores de índice de vazios, absorção e massa específica dos testemunhos de 
aproximadamente 100 mm de diâmetro e 40 mm de espessura são mostrados no Anexo B. 
Após revestidos com silicone em todas as faces com exceção de um topo, os testemunhos 
foram expostos no Campus Cidade da Universidade Federal do Rio Grande-RS, conforme Fig. 
4.9. 
 
FIGURA 4.9 – Testemunhos para medir a variação sazonal do GS em diversos tipos de concreto 
 
 
 
31 
 
4.2.4. Modelo de previsão de vida útil para concreto em zona de molhagem e secagem 
 
Para facilitar o cálculo da vida útil residual em concreto que apresenta perfil de cloretos 
com pico foi desenvolvida a Tabela C.1 (Anexo C), onde apresenta valores de (CcCl – CO) / (CSeq 
– CO) em relação a (x’ / 2(D.t)1/2) para cada curva com um valor característico de h(D.t)1/2 e 
relação CP/ CSeq (valor para x/2(D.t)1/2 igual a zero na Tabela C.1). 
A Tabela C.1 pode ser utilizada da mesma forma que hoje é bastante utilizada a tabela da 
função erro de Gauss. A primeira coluna da Tabela C.1 é justamente o valor de erfc = 1- erf, ou 
seja, para valores de h(D.t)1/2 igual a infinito. 
Sua aplicabilidade é demonstrada em estudo de caso. 
 
4.2.5. Estudo decasos 
 
São realizados estudos de caso em três micro-ambientes de um cais marítimo e em uma 
torre de telecomunicações. 
Nesses estudos de casos são aplicados os conhecimentos adquiridos nessa pesquisa e 
estudos de GUIMARÃES (2000), GUIMARÃES e HELENE (2001) e GUIMARÃES e 
HELENE (2004). Serão utilizados os modelos de difusão de cloretos em função da variação do 
GS, método de medição do GS e aplicação da Tabela C.1 para perfis de cloretos formando pico. 
Para o estudo de casos realizados no cais marítimo foram realizadas medições de GS da 
estrutura, conforme método de GUIMARÃES (2000) (secção 2.1), utilizando testemunhos 
extraídos da própria estrutura, em três micro-ambientes pesquisados e nas quatro estações do ano 
(Figs 4.10 / 4.11 / 4.12 / 4.13). 
Devido a grande movimentação de embarcações que utilizam equipamentos pesados 
houve por diversas vezes perda de testemunhos e danificação de equipamentos. Por esse motivo 
um quarto ponto que estava previsto na pesquisa não pode ser analisado e o número de dados 
obtidos por ponto pesquisado foi menor que o proposto no planejamento da pesquisa. 
 
 
 
 
 
 
 
32 
 
 
FIGURA 4.10 – Preparo dos testemunhos 
 
FIGURA 4.11 – Retirada para pesagem dos testemunhos do paramento do cais do TECON 
 
 
 
33 
 
FIGURA 4.12 – Escada construída pra acesso aos testemunhos das estacas prancha 
 
 
FIGURA 4.13 – Testemunhos posicionados a) no paramento do cais; b) nas estacas prancha 
 
a b 
5. RESULTADOS E ANÁLISES 
 
 Influência do GS na difusão de cloretos em concretos com diversos traços 
 
Os resultados dos ensaios realizados com cada grupo de corpo de prova e a análise desses 
dados serão apresentados a seguir. 
 
 GS médio dos corpos de prova 
 
No Anexo D são apresentados os valores medidos das massas dos grupos de corpos de 
prova e os valores médios calculados dos de GS. 
 
 Perfis de teor médio de cloretos de cada grupo de corpo de prova 
 
Nas Figs 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 e 5.5 são apresentados os perfis medidos e os perfis teóricos 
obtidos por regressão. Os valores de cada teor são apresentados na Tabela E.1 e na Tabela E.2 
são mostrados os valores característicos das curvas de regressão (Anexo E). Os tempos de 
penetração dos cloretos são aproximadamente 62 dias, 26 dias, 16 dias e 7 dias para os grupos de 
GS de aproximadamente 50%, 75%, 85% e 100% respectivamente. 
 
FIGURA 5.1 – Perfis medidos e perfis teóricos dos grupos de GS do Traço 1 
Curva Medida Curva Teórica 
Traço 1 - 50,25 %
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 5 10 15
Profundidade - mm
%
 C
l /
 a
rg
. Traço 1 - 73,49 %
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 5 10 15
Profundidade - mm
%
 C
l /
 a
rg
.
Traço 1 - 84,57 %
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 5 10 15
Profundidade - mm
%
 C
l /
 a
rg
. Traço 1 - 100 %
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 5 10 15
Profundidade - mm
%
 C
l /
 a
rg
.
 
 
35 
 
 FIGURA 5.2 – Perfis medidos e perfis teóricos dos grupos de GS do Traço 2 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
FIGURA 5.3 – Perfis medidos e perfis teóricos dos grupos de GS do Traço 3 
Traço 3 - 47,87 %
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 5 10 15
Profundidade - mm
%
 C
l /
 a
rg
. Traço 3 - 70,67 %
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 5 10 15
Profundidade - mm
%
 C
l /
 a
rg
.
Traço 3 - 81,12 %
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 5 10 15
Profundidade - mm
%
 C
l /
 a
rg
. Traço 3 - 100%
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 5 10 15
Profundidade - mm
%
 C
l /
 a
rg
.
Curva Medida Curva Teórica 
Traço 2 - 49,00 %
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 5 10 15
Profundidade - mm
%
 C
l /
 a
rg
. Traço 2 - 71,88 %
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 5 10 15
Profundidade - mm
%
 C
l /
 a
rg
.
Traço 2 - 84,95 %
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 5 10 15
Profundidade - mm
%
 C
l /
 a
rg
.
Curva Medida Curva Teórica 
Traço 2 - 100 %
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 5 10 15
Profundidade - mm
%
 C
l /
 a
rg
 
 
36 
 
FIGURA 5.4 – Perfis medidos e perfis teóricos dos grupos de GS do Traço 4 
FIGURA 5.5 – Perfis medidos e perfis teóricos dos grupos de GS do Traço 5 
Traço 4 - 48,16 %
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 5 10 15
Profundidade - mm
%
 C
l /
 a
rg
.
Traço 4 - 100 %
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
0 5 10 15
Profundidade - mm
%
 C
l /
 a
rg
.
Traço 4 - 48,16 %
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
0 5 10 15
Profundidade - mm
%
 C
l /
 a
rg
. Traço 4 - 71,25 %
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
0 5 10 15
Profundidade - mm
%
 C
l /
 a
rg
.
Traço 4 - 85,05 %
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
0 5 10 15
Profundidade - mm
%
 C
l /
 a
rg
.
Curva Medida Curva Teórica 
Traço 5 - 50,57 %
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 5 10 15
Profundidade - mm
%
 C
l /
 a
rg
. Traço 5 - 70,64 %
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 5 10 15
Profundidade - mm
%
 C
l /
 a
rg
.
Traço 5 - 81,34 %
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 5 10 15
Profundidade - mm
%
 C
l /
 a
rg
.
Curva Medida Curva Teórica 
Traço 5 -100 %
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 5 10 15
Profundidade - mm
%
 C
l /
 a
rg
.
 
 
37 
 
Ensaio de porosimetria por intrusão de mercúrio 
 
Na Tabela 5.1 são apresentados os resultados finais dos ensaios de porosimetria por 
intrusão de mercúrio., sendo que no Anexo F são apresentados os valores e gráficos de cada 
ensaio. 
 
TABELA 5.1 – Diâmetro crítico e % de volume de poros interligados da argamassa peneirada 
do concreto em relação ao volume total de poros 
Traços Traço 1 Traço 2 Traço 3 Traço 4 Traço 5 
poros inter- 
ligados - % / 8,25 6,00 12,33 12,46 17,20 
Dcrítico 
nm 105,60 109,89 110,49 110,75 113,14 
 
 
Todos os traços apresentaram percentuais de diâmetro crítico muito próximos. Quanto ao 
volume de poros interligados em relação ao volume total de poros, nos concretos de mesma 
consistência apresentaram menores para menores relações a/c. 
Foram realizados exames visuais nos corpos de prova de concreto peneirado com o 
objetivo de observar se há coerência nos ensaios de porosimetria por intrusão de mercúrio. 
As Fig. 5.6 / 5.7 / 5.8 / 5.9 e 5.10 mostram as superfícies após o corte dos corpos de 
prova de concreto peneirado. 
Na inspeção visual, o concreto do traço 2 (Fig. 5.7), com menor percentual de poros 
interligados, apresentou uma superfície com menor quantidade de poros visíveis a olho nú, 
enquanto que os concretos dos traços 1 e 3 (Fig. 5.6 e Fig. 5.8) apresentaram quantidades 
aproximadas de poros, embora no ensaio de porosimetria o traço 3 apresentou um percentual de 
poros interligados bem maior. 
 
 
 
 
 
38 
 
FIGURA 5.6 - Traço 1 - superfícies de corte dos corpos de prova de concreto peneirado 
 
FIGURA 5.7 - Traço 2 - superfícies de corte dos corpos de prova de concreto peneirado 
 
 
FIGURA 5.8 - Traço 3 - superfícies de corte dos corpos de prova de concreto peneirado 
 
2 ,2X 2,2X 
2,2X 
2,2X
 
 
39 
 
FIGURA 5.9 - Traço 4 - superfícies de corte dos corpos de prova de concreto peneira 
 
FIGURA 5.10 - Traço 5 - superfícies de corte dos corpos de prova de concreto peneira 
 
O concreto do traço 5, com baixo valor de abatimento de tronco cônico, apresentou o 
maior percentual de poros interligados, possivelmente devido ao método de adensamento ser 
inadequado para aconsistência desse concreto. Na fig. 5.10 pode-se observar que há formação de 
poros maiores e não arredondados, comprovando um adensamento ineficiente. 
O concreto do traço 4 apresenta poucos poros no exame visual (Fig. 5.9), embora 
apresente um percentual de volume de poros interligados alto (Tabela 5.1). 
 
 
 Análise dos resultados 
 
A Fig. 5.11 apresenta gráfico de variação do coeficiente de difusão em função da variação 
do GS para concretos de mesma consistência e diferentes relações a/c. 
A Fig. 5.12 mostra os resultados para concretos de mesma relação a/c e diferentes 
consistências. 
2,2X 2,2X
2,2X 2,2X 
 
 
40 
 
FIGURA 5.11 – Coeficiente de difusão em função do GS e da relação a/c 
FIGURA 5.12 – Coeficiente de difusão em função do GS e da consistência do concreto 
 
Conforme GUIMARÃES (2000) é provável que quando os poros interligados 
apresentarem apenas água adsorvida e vapor, haja uma variação significativa no valor da 
variação do coeficiente de difusão em função da variação do GS. Portanto os valores das Figs. 
5.11 e 5.12 foram corrigidos em função do volume de poros interligados, conforme linhas 
tracejadas. 
0
0,000001
0,000002
0,000003
0,000004
0,000005
0,000006
0,000007
0,000008
40 50 60 70 80 90 100
GS - %
D
 - 
m
m
2 /
s
Traço1
Traço 2
Traço 3
0
0,000001
0,000002
0,000003
0,000004
0,000005
0,000006
0,000007
0,000008
40 50 60 70 80 90 100
GS - %
D
 - 
m
m
2 /
s
Traço1
Traço 4
Traço 5
 
 
41 
 
Na Fig. 5.11 observa-se que apenas o valor do Traço 1, para GS de 100%, não obteve um 
valor coerente, pois todos os outros pontos das retas dos concretos com maior relação a/c 
apresentaram valores maiores de coeficientes de difusão, como era esperado. Isso pode ter 
ocorrido por falha na vedação do tubo plástico que continha o cloreto de sódio no topo em alguns 
dos corpos de prova. 
As retas dos traços 2 e 3 entre os pontos de GS igual a 100% e ao percentual de volume 
de poros interligados são praticamente paralelas. Isso pode ser explicado pela curva de 
distribuição dos poros praticamente paralelas para a rede de poros interligada de pasta de 
cimento com diversas relações a/c (Fig. 2.5) (MEHTA e MANMOHAN, 1980). Como os 
concretos dos traços 2 e 3 são de mesma consistência e teor de agregados, o que deve variar 
pouco para a argamassa peneirada desses concretos, a influência das zonas de transição e a 
tortuosidade devem ser a mesma para esses traços, mantendo a distribuição paralela dos poros 
interligados. Esse comportamento está de acordo com o ensaio de variação do GS para diversos 
concretos, quando o comportamento do GS foi muito parecido para concretos de mesma 
consistência e de relações a/c diferentes (Fig. 5.15, item 5.2.1). Portanto o valor do coeficiente de 
difusão do traço 1, para GS de 100%, foi corrigido em função do declive médio das curvas dos 
traços 2 e 3, entre os valores de GS de 100% e o GS correspondente ao volume de poros 
interligados. Esse efeito não se observa na Fig. 5.12, provavelmente porque mantém a relação a/c 
mas varia a consistência do concreto, produzindo diferentes tipos de porosidade conforme a 
trabalhabilidade de cada argamassa peneirado desses concretos. Também para concretos de 
mesma relação a/c e diferentes consistências o comportamento da variação do GS apresenta 
diferenças significativas (Fig. 5.15, item 5.2.1). 
Os concretos com volumes de poros interligados menores não apresentaram patamar na 
variação do coeficiente de difusão em relação a variação do GS. O traço 3, valor mais alto de 
relação a/c e o traço 5, que apresentou dificuldades para o adensamento através do método 
utilizado nessa pesquisa, sendo os traços que apresentaram maiores volumes de poros 
interligados, são o únicos que apresentaram patamar. Nas pesquisas anteriores foi observado 
patamar para argamassa com relação a/c de 0,45 e pasta com relação a/c de 0,5. Esses valores 
são altos em relação a traços de concreto, pois parte da água destes são consumidas na molhagem 
dos agregados. 
Na Fig. 5.12 observa-se que provavelmente devido o adensamento manual, o que deve ter 
provocado menos exsudação, o concreto mais fluído (traço 4) apresentou em geral melhor 
 
 
42 
 
desempenho, próximo ao desempenho do concreto de consistência intermediária (traço 1). Esse 
comportamento está de acordo com o exame visual da Fig. 5.9, embora no ensaio de 
porosimetria por intrusão de mercúrio o percentual de volume de poros interligados tenha sido 
um dos mais altos (Tabela 5.1). O concreto com menor trabalhabilidade (traço 5) apresentou o 
pior desempenho devido ao alto volume de poros interligados, explicado pela dificuldade de 
adensamento manual, mesmo obtendo resistência a compressão maior que o traço 1, mas com 
um consumo de cimento bem menor (Tabela 4.3). Este fato parece vir de encontro à citação de 
LARANJEIRAS (2002), que concretos executados com cimentos de melhor qualidade que 
aqueles fabricados a alguns anos atrás, atingem uma resistência à compressão com relação a/c 
maior, quando comparados com concretos executados com esses últimos. Portanto, os concretos 
atuais tendem a utilizar menos cimento para atingir determinada resistência característica, mas 
que isso gera concretos menos duráveis. 
Com base nos valores das Figs. 5.11 e 5.12 são apresentados modelos para variação do 
coeficiente de difusão em relação a variação do GS, relação a/c e consistência do concreto, para 
os tipos de concretos pesquisados (Figs. 5.13/5.14). 
FIGURA 5.13 – Variação do coeficiente de difusão em função da variação do GS e da relação 
a/c. Argamassa peneirada de concreto com abatimento de tronco de cone de 110 mm, 
cimento pozolânico e adensamento manual 
50,25; 0,06
73,5; 0,16
91,75; 0,31
49; 0,06
71,88; 0,17
94; 0,48
47,87; 0,09
70,67; 0,33
87,67; 0,38
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
40 50 60 70 80 90 100
GS - %
D
/D
m
áx
Traço 1 - a/c = 0,54
Traço 2 - a/c = 0,45
Traço 3 - a/c = 0,63
 
 
43 
 
 
FIGURA 5.14 – Variação do coeficiente de difusão em função da variação do GS e do 
abatimento de troco de cone. Argamassa peneirada de concreto com relação a/c de 0,54, 
cimento pozolânico e adensamento manual 
 
Todos os modelos mostram uma tendência de não haver mais difusão de cloretos para GS 
de saturação ao redor de 40%. 
 
5.2. Variação do GS para diferentes micro -ambientes e tipos de concreto 
 
No Anexo G são apresentados os valores médios, máximos, mínimos e desvio padrão por 
estação do ano do GS dos testemunhos em função do traço do concreto, posição da superfície de 
ataque em relação à superfície de concretagem e posição da superfície de ataque em relação à 
superfície da estrutura. 
 
 
50,25; 0,06
73,5; 0,16
91,75; 0,31
48,16; 0,05
71,25; 0,18
87,54; 0,3270,64; 0,35
82,8; 0,49
50,57; 0,06
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
40 50 60 70 80 90 100
GS - %
D
 / 
D
m
áx
Traço 1 - abat.= 110 mm
Traço 4 - abat. = 220 mm
Traço5 - abat.= 12 mm
 
 
44 
 
5.2.1. Análise da variação do GS 
 
Na Fig. 5.15 são comparados os comportamentos dos testemunhos VC posicionados na 
vertical, com a face exposta voltada para o sul. 
FIGURA 5.15 – Variação do GS médio por estação do ano em função da relação a/c e da 
consistência do concreto - testemunhos VC posicionados verticalmente com a face 
exposta orientada ao sul 
 
Os testemunhos de mesma consistência (abatimento de 110mm) e de diferentes relação 
a/c apresentaram um comportamento muito parecido. A diferençamaior entre os GS’s médios, 
por estação, foi observada no verão, sendo que entre o valor mais alto, do traço 2, e do valor 
mais baixo, do traço 3, a diferença foi inferior a 4%. 
Abat. = 110 mm
50
52
54
56
58
60
62
64
66
68
70
Verão Outono Inverno Primavera
G
S
 m
éd
io
 - 
%
Traço 1 - a/c = 0,54
Traço 2 - a/c = 0,45
Traço 3 - a/c = 0,63
a/c = 0,54
50
52
54
56
58
60
62
64
66
68
70
72
Verão Outono Inverno Primavera
G
S
 M
éd
io
 - 
%
Traço 1- abat.=110mm
Traço 4 - abat.=220mm
Traço 5 - abat.=12mm
 
 
45 
 
Para testemunhos de mesma relação a/c (0,54) os traços com menor percentual de volume 
de poros interligados em relação ao volume total de poros apresentaram valores maiores de GS 
em todas as estações do ano. 
Na Fig. 5.16 é mostrada a variação do GS médio por estação do ano para testemunhos do 
traço 1 com diferentes superfícies de exposição em relação à superfície de concretagem 
posicionados verticalmente com a face exposta orientada ao sul. 
 
FIGURA 5.16 - Variação do GS médio por estação do ano – traço 1 - testemunhos com 
diferentes superfícies de exposição em relação à superfície de concretagem posicionados 
verticalmente com a face exposta orientada ao sul 
 
Em geral, os testemunhos VF apresentaram as menores médias de GS por estação e os 
testemunhos HC e VC, apresentaram em geral maiores médias. GUIMARÃES et al. (1999) 
realizou ensaios com diversos tipos de superfícies de concreto em relação à superfície de 
concretagem, referente a ataque de cloretos e por carbonatação. Nessa pesquisa (GUIMARÃES 
et al., 1999) os testemunhos VT apresentaram um desempenho um pouco melhor que os HL. 
Esses testemunhos apresentaram melhores desempenhos que os testemunhos VT, VC e HC para 
ataques por carbonatação e cloretos, sendo que o testemunho HC apresentou um desempenho 
ligeiramente pior. Com base nesses fatos e com os resultados desta pesquisa, observa-se que os 
seguintes processos podem ocorrer: 
 
- as camadas externas, embora possam ter uma maior porosidade na pasta, possuem uma 
taxa de agregado graúdo que aumenta da superfície externa para o interior do concreto. Sendo 
assim as camadas mais próximas a superfície externa possuem menos zonas de transição; 
50
55
60
65
70
75
Verão Outono Inverno Primavera
G
S
 m
éd
io
 - 
%
VC
VT
VF
HL
HC
 
 
46 
 
- os testemunhos de menor porosidade na camada externa deve absorver água para o 
interior do testemunho mais lentamente, favorecendo um GS mais baixo. Por outro lado, também 
devem permitir sua evaporação mais lentamente, favorecendo um GS mais alto. O balanço de 
massa de água provocado por esses dois fatores é que provoca um GS médio maior ou menor; 
- no caso dos testemunhos VF, a qualidade da camada externa é tal que a penetração de 
água é lenta em todas as estações do ano, apresentando um GS médio por estação mais baixo. No 
caso dos testemunhos HC a penetração de água é muito rápida, embora possa perder água muito 
rápido também, mas o balanço final mostra um GS médio maior em todas as estações do ano. Os 
testemunhos VC apresentam um comportamento similar em quase todas as estações; 
- os testemunhos VT apresentam um comportamento parecido com o dos testemunhos VF 
e na pesquisa de GUIMARÃES et. al. (1999) essas superfícies apresentam comportamento 
bastante diferente. Possivelmente isso ocorra devido ao fato que nessa pesquisa o adensamento 
foi executado com vibrador de imersão e que na pesquisa atual foi manual, o que favorece a 
redução da exsudação; 
- os testemunhos HL, que na pesquisa de GUIMARÃES et al. (1999) apresentaram um 
comportamento intermediário, apresentam um dos menores GS médio no verão, um dos maiores 
no inverno e primavera e um valor intermediário no outono. Essa variação mostra que no verão, 
na camada externa, prevalece o efeito de evaporação de água em relação ao da absorção. No 
inverno e primavera, estações de chuvas mais intensas no sul do Brasil, prevalece o efeito de 
absorção de água. 
 
Na Fig. 5.17 são comparados os resultados dos testemunhos do traço 1 com as superfícies 
expostas posicionadas em diferentes micro-ambientes. 
Os testemunhos colocados em ambiente de laboratório foram os que apresentaram 
menores médias de GS, seguidos pelos testemunhos voltados com a face para baixo, simulando 
concreto em área aberta protegido da intempérie. 
Os testemunhos com as faces expostas voltadas para cima apresentaram, em geral, 
maiores médias de GS. 
Os testemunhos posicionados com as faces expostas na vertical com diferentes 
orientações geográficas apresentaram valores médios de GS intermediários e com diferenças 
menores entre si que os demais testemunhos. 
 
 
 
47 
 
FIGURA 5.17 - Variação do GS médio por estação do ano – traço 1 - testemunhos com 
superfície s expostas em diferentes micro-ambientes 
 
 
5.2.2. Modelo para RGS – média anual considerando a variação sazonal do GS 
 
Para considerar o GS na difusão de cloretos, GUIMARÃES (2000) utiliza o coeficiente 
de redução do coeficiente de difusão (RGS) sobre o coeficiente de difusão obtido em ensaios de 
laboratório para corpos de prova saturados. 
No Anexo G são apresentados os valores do coeficiente de redução do coeficiente de 
difusão de cloretos RGS, por estação do ano, calculados com os valores médios de GS, através 
dos modelos das Figs. 5.13/514. 
Com esses valores foi desenvolvido o nomograma da Fig. 5.18, considerando os 
materiais, técnicas para execução do concreto e o ambiente a que os testemunhos foram 
expostos. 
As superfícies verticais com orientações geográficas diferentes apresentaram em geral 
valores de RGS bem próximos, sendo, portanto, desconsiderado esse fator no modelo. A 
resistência à compressão é o valor médio de ruptura. No caso de projeto de estrutura com vida 
útil superior a 30 anos, pode-se considerar a resistência média de ruptura prevista para 2 anos de 
idade. 
 
 
 
40
45
50
55
60
65
70
Verão Outono Inverno Primavera
G
S
 m
éd
io
 - 
%
sul leste para cima para baixo
norte oeste laboratório
 
 
48 
 
 
 
 
FIGURA 5.18 – Nomograma para obter o coeficiente de redução do coeficiente de 
difusão do cloreto - RGS – valor da média anual considerando a variação sazonal do GS. 
Concreto executado com cimento pozolânico, vibração manual, exposto no extremo sul do 
Brasil. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
49 
 
5.3. Estudo de casos 
 
5.3.1 TECON 
 
Localização 
 
A pesquisa foi realizada em um cais marítimo localizado no complexo portuário da 
cidade do Rio Grande - Brasil (Fig. 5.19 e Fig. 5.20). 
 
 
 
FIGURA 5.19 – Localização da cidade do Rio Grande 
 
 
 
BRASIL 
Rio Grande 
do Sul 
Porto Alegre 
City 
Oceano 
Atlântico 
URUGUAY 
TECON 
Rio Grande 
ARGENTINA 
SANTA CATARINA
0 km 100 
Lagoa dos Patos 
 
 
50 
 
FIGURA 5.20 – Localização do cais do TECON e da Torre de telecomunicações 
 
Os elementos estruturais utilizados nesta pesquisa são a viga de um trecho do paramento 
(PS); e dois pontos das estacas pranchas, um em cota mais alta (ES) e outro em cota mais inferior 
(EI), todos localizados no Terminal de Conteiners - TECON (Fig. 5.21). 
 
FIGURA 5.21 - Estrutura do cais e localização dos pontos pesquisados 
TORRE 
Oceano 
Atlântico 
MN GN 
0 km 4 
 Lagoa dos 
Patos 
 Saco da 
Mangueira 
TECON 
 
 
51 
 
Meio Ambiente 
 
As principais características da água do canal de acesso ao Porto de Rio Grande são 
governadas pelo regime pluviométricoe ventos, sendo a profundidade média do canal 14 m. 
A salinidade varia de 340/00 chegando a praticamente zero nos meses de junho, julho, 
agosto e outubro (época de mais precipitações) (BAUMGARTEN, 1987). Os teores de magnésio 
e sódio atingem valores de 1.422 mg/l e 11.110 mg/l respectivamente e o pH da água varia de 
7,25 a 8,4. A saturação de O2 da água do canal varia de 88% a 112%. Rio Grande é um dos 
maiores produtores de fertilizantes da América Latina (900.000 T/ano), possui refinaria de 
petróleo, indústria de alimentos e efluentes de águas de agricultura, além serem lançados nas 
enseadas e canais efluentes domésticos sem tratamento de uma população de 180.000 habitantes 
(BAUMGARTEN, 1995). 
Essas mesmas indústrias ainda contribuem na poluição do ar sendo que os ventos 
predominantes desviam essa poluição do local da obra pesquisada (Fig. 20). A umidade relativa 
do ar é normalmente acima de 80% (GUIMARÃES, 2000). No período de 1990 à 1995 as 
temperaturas máxima e mínima registradas foram de 38,1OC e -0,5OC, sendo comum observar-se 
variações diárias de 15OC e até 16,2OC, não apresentando problemas de congelamento (FURG, 
1995). 
Através das medições diárias durante o ano de 1992, do marégrafo localizado próximo à 
estrutura pesquisada e com sistema de canaletas própria para medir a máxima altura diária de 
respingo, BRETANHA (2004) classificou os micros-ambientes dos pontos pesquisados no cais 
do TECON (Fig. 5.22). 
Os pontos da viga do paramento do cais (PS) que é uma zona de névoa durante o ano 
inteiro, foram classificados como Zona Totalmente de Névoa (ZTN). Nos pontos mais superiores 
nas estacas pranchas (ES) são predominantes os dias de zona de névoa (50%) e zona de respingo 
(45%) e poucos dias de zona de maré (5%), sendo classificados como Zona Predominantemente 
de Névoa, Respingo e Maré, (ZPNRM). Os pontos de extração mais inferiores das estacas 
pranchas (EI) são predominantes os dias de zona de respingo (58%) e os dias de zona de maré 
(35%) e poucos dias de zona de névoa (7%), sendo os dias de zona submersa praticamente 
desprezível, e foram classificados como Zona Predominantemente de Respingo, Maré e Névoa 
(ZPRMN). 
 
 
 
 
52 
 
FIGURA 5.22 – Sistemas de canaletas desenvolvido para medir a máxima altura diária de 
respingo 
 
Características do concreto 
 
Foram extraídos testemunhos, conforme ASTM C 42 (1994), e realizados ensaios de 
caracterização, além dos dados obtidos em relatórios de execução da obra. 
O concreto da estrutura foi executado com agregado graúdo de origem granítica britada 
com diâmetro máximo (Dmáx) de 38 mm e a areia é quartzosa. O aglomerante utilizado na viga 
do paramento era pozolânico com 34% de cinza volante (CP IV-32) com um consumo de 403 
kg/m3, uma relação a/c de 0,44, obtendo-se um fck de 24 MPa. Nas estacas pranchas foi utilizado 
o cimento CP IV-25 com relação a/c de 0,41 obtendo-se um fck de 19 MPa. 
Com 22 anos de uso o concreto da viga do paramento apresentou massa específica seca 
de 2275 kg/m3 e absorção por imersão e após fervura de 5,28%, conforme ASTM 642 (1990). O 
concreto das estacas pranchas apresentou massa específica seca de 2190 kg/m3 e absorção por 
imersão e após fervura de 7,10%. 
 
Teores de íons cloreto solúveis em água 
 
Conforme GUIMARÃES (2000), para obter a profundidade de ataque por cloretos foi 
extraído, com furadeira equipada com dispositivo de aspiração, material dos elementos 
pesquisados. Foram realizadas extrações a cada 5 mm de profundidade até uma profundidade 
máxima de 50 mm. Para a análise de cada micro ambiente (cota) foi extraído material de 20 
furos com diâmetro de 1/2" em cada um dos seis pontos dos 50 m de um trecho do cais que tem 
um total de 300 m, totalizando 120 furos por micro ambiente. 
Os teores de cloretos livres (ASTM C 1218, 1993) e totais (ASTM C 1152, 1990) 
medidos nestas amostras foram muito parecidos, evidenciando a não fixação de cloretos na pasta 
 
Canaletas para medir altura 
máxima de respingo 
 
 
53 
 
endurecida do concreto. Os perfis dos teores de cloretos solúveis em água obtidos são 
apresentados na Fig. 5.23 e na Fig. 5.24, sendo os teores em relação à massa de concreto 
(GUIMARÃES, 2000). O teor de 0,07% em relação a massa de concreto equivale ao teor de 
0,4% em relação a massa de cimento. 
FIGURA 5.2 3 - Perfil de teor de íons cloreto em relação à massa de concreto do paramento - PS 
(viga): fck = 24 MPa (GUIMARÃES, 2000) 
FIGURA 5.24 - Perfis de teor de íons cloreto em relação a massa de concreto nas estacas 
pranchas - ES e EI : fck = 19 MPa (GUIMARÃES, 2000) 
Paramento do cais
0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
0,60
0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0
Profundidade (mm)
C
lo
re
to
s 
(%
)
PS - ZTN - 24 MPa
0,07%
Estacas pranchas - 19 MPa
0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
0,60
0,70
0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0
Profundidade (mm)
C
lo
re
to
s 
(%
) ES - ZPR
EI - ZPRM
ESF-ZPR
0,07%
 
 
54 
 
 
Ensaio de variação sazonal do grau de saturação 
 
Dados sobre o GS para cada micro ambiente foram obtidos por medições realizadas 
durante essa pesquisa. Os resultados diários referentes ao ano de 2003 são mostrados no Anexo 
H. As médias e desvios padrão são mostrados na Tabela 5.2. 
 
TABELA 5. 2 – GS médio e desvio padrão por estação do ano 
Estações do ano Dados / Pontos PS ES EI 
GS médio (%) 72,15 60,25 76,22 Verão 
Desvio padrão (%) 3,11 1,30 2,54 
GS médio (%) 74,93 65,09 76,08 Outono 
Desvio padrão (%) 1,20 0,84 1,41 
GS médio (%) 75,45 88,27 88,87 Inverno 
Desvio padrão (%) 3,14 2,08 1,78 
GS médio (%) 75,24 83,95 84,07 Primavera 
Desvio padrão (%) 2,94 2,71 3,27 
 
 
Embora em cota mais baixa que o ponto PS, os valores dos GSs médios para as estações 
de verão e outono para o ponto ES são mais baixos. Este fato deve-se por este ponto estar 
protegido pela projeção de 50 cm da laje do cais (Fig. 5.25). 
 
FIGURA – 5.25 – GS médio por estação do ano 
 
88,27 88,87
76,22
60,25
72,15
76,08
65,09
74,93 75,45
84,07
83,9575,24
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
PS ES EI
G
S
 m
éd
io
 - 
%
Verão Outono Inverno Primavera
 
 
55 
 
No inverno e primavera, embora a maré não atinja o ponto ES, esse fica mais sujeito aos 
respingos, e os valores dos GS médios ficam maiores que do ponto PS. O mesmo fato se observa 
no ponto EI, sendo que os valores de verão e outono deste ponto são próximos aos do ponto ES. 
 
Análise do ponto do paramento – PS – Zona totalmente de névoa (ZTN) 
 
 Utilizando o perfil de cloretos medidos foram calculadas por regressão, pelo método dos 
mínimos quadrados, as curvas teóricas, obtendo-se também a concentração teórica de cloretos na 
superfície do elemento estrutural (Cs teórico). 
 O valor da profundidade de 2,5 mm foi corrigido em função do efeito parede da fôrma sobre 
o concreto, conforme GUIMARÃES (2000). 
 No ponto PS do TECON obteve-se Cs teórico = 0,44%/ massa concr.; (Dconst . t)1/2 = 13,20; 
para uma correlação (R2) de 0,9863. 
 
FIGURA 5.26 – Perfil de valores medidos e valores teóricos das profundidades de ataque de 
cloretos no Ponto PS – Cs teórico = 0,44 %/ massa concr.; (Dconst . t)1/2 = 13,20 mm. 
 
 
 
 
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
0,45
0 10 20 30 40
Profundidade (mm)
%
 C
l /
 m
as
sa
 c
o
n
cr
.
Curva Teórica
Pontos Medidos
 
 
56 
 
Cálculo do coeficiente de penetração de cloreto considerando a curva teórica 
 
 Considerando a curva teórica dos valores medidos em uma frente de contaminação que 
provoca a despassivação