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PATOLOGIAS ASSOCIADAS AO CONCRETO ARMADO ENGENHARIA CIVIL | PATOLOGIAS EM EDIFICAÇÕES | ARQ. JOSIANE TALAMINI ENG. WAGNER CAVALARE PATOLOGIAS EM ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO 2 ORIGENS E CAUSAS ORIGEM (etapa): 1. falha de projeto; 2. execução; 3. uso inadequado; 4. falta de manutenção; CAUSAS: 1. sobrecargas; 2. impactos; 3. abrasão, 4. movimentação térmica; 5. concentração de armaduras; 6. retração hidráulica e térmica, 7. alta relação água/cimento; 8. exposição a ambientes marinhos; 9. ação da água; 10.excesso de vibração; 11.falhas de concretagem; 12.falta de proteção superficial; CLASSES DE AGRESSIVIDADES DE AMBIENTES Classe I – rural ou menos problemático; Classe II – urbano; Classe III – marinho ou industrial; Classe IV – polos industriais, os mais agressivos; Auxilia o projetista de estruturas ao: Dimensionamento correto, especificar o cobrimento das armaduras, e elaborar recomendações sobre o traço do concreto, relação água/cimento, compacidade. COBRIMENTO DAS ARMADURAS ORIGENS E CAUSAS DE PATOLOGIAS ASSOCIADAS AO CONCRETO Segundo Antônio Carmona Filho, doutor em engenharia de materiais, as principais origens e causas de patologias em concreto armado estão associadas: • 1º Cobertura insuficiente das armaduras; • 2º Falhas de execução; • 3º Agressividade dos ambientes; • 4º Falhas de projeto; DEGRADAÇÃO DAS ESTRUTURAS • Processo de corrosão se acelera entre 60 a 80 vezes em atmosferas INDUSTRIAIS (produzem cloro, soda, celulose, fertilizantes, petróleo, químicas), comparados com meio rural; • ZONAS INDUSTRIAIS contaminadas por gases e cinzas, como Sulfeto de hidrogênio (H2S), Dióxido de enxofre (SO2), reduz a alcalinidade do concreto e aumenta a velocidade de carbonatação, destruindo a película passivadora que protege o aço; DEGRADAÇÃO DAS ESTRUTURAS • ORLA MARINHA (corrosão de 30 a 40 vezes superior que meio rural). CAUSAS DE PATOLOGIAS EM ALGUNS PAÍSES NORMAS •NBR 6118:2007 - Atenção especial para a durabilidade das estruturas, o cobrimento das armaduras e a relação água/cimento do concreto. O objetivo foi tornar as estruturas mais impermeáveis aos agentes agressivos, aumentando sua vida útil. •NBR 12655:2006 - incorporou os princípios de redução de permeabilidade do concreto por meio da relação água/cimento, mais resistente ao ataque por cloretos e sulfatos. •NBR 15577:2008 – em relação ao problema da reação álcali-agregado, dedicada a orientar a e atenuar esse tipo de manifestação CLASSIFICAÇÃO DAS CAUSAS DAS PATOLOGIAS EM CONCRETO: Causas Físicas: •Desgaste superficial (abrasão, erosão); •Fissuração (variação de temperatura, carregamento estrutural, exposição a extremos de temperatura); Causas Químicas: • Eflorescência; • Ataques de Sulfatos; • Reações causadoras por Expansão (corrosão de armaduras, reação álcali-agregado, e outros). CLASSIFICAÇÃO DAS CAUSAS DAS PATOLOGIAS EM CONCRETO: Desgastes Superficiais: ABRASÃO: A abrasão refere-se a atrito seco e é a perda gradual e continuada da argamassa superficial e de agregados em uma área limitada; bastante comum nos pavimentos pode ser classificada conforme a profundidade do desgaste DETERIORAÇÃO POR AÇÕES FÍSICAS: DETERIORAÇÃO POR AÇÕES FÍSICAS: Desgastes Superficiais: EROSÃO: Quando um fluido em movimento, ar ou água, contendo partículas em suspensão, atua sobre superfícies de concreto, as ações de colisão, escorregamento ou rolagem das partículas podem provocar um desgaste superficial do concreto. DETERIORAÇÃO POR AÇÕES FÍSICAS: DETERIORAÇÃO POR AÇÕES FÍSICAS: DETERIORAÇÃO POR AÇÕES FÍSICAS: Fissuração: VARIAÇÃO DE TEMPERATURA: Sempre que as mudanças de volume nos elementos de concreto, causadas por gradientes de temperatura e umidade, provocarem tensões de tração superiores às tensões de tração admissíveis, poderá haver o aparecimento de fissuras de origem física. DETERIORAÇÃO POR AÇÕES FÍSICAS: Fissuração: CARGA ESTRUTURAL: Sobrecargas excessivas, impactos não previstos e cargas cíclicas (repentinas) podem provocar solicitações que ultrapassam as solicitações de fissuração, provocando o aparecimento destas patologias. Fissuração: TEMPERATURAS EXTREMAS: Congelamento e incidência de fogo são razões de extrema variação de temperatura provocando desplacamento da superfície de concreto e segregação por decomposição de suas partículas. DETERIORAÇÃO POR AÇÕES FÍSICAS: Observação: • As REAÇÕES QUÍMICAS que provocam a degradação do concreto podem ser RESULTANTES de interações químicas entre agentes agressivos presentes no meio ambiente externo e os constituintes da pasta de cimento ou podem resultar de reações internas da estrutura. DETERIORAÇÃO POR AÇÕES QUÍMICAS DETERIORAÇÃO POR AÇÕES QUÍMICAS • EFLORESCÊNCIA: depósitos cristalinos de cor branca que surgem na superfície do revestimento, resultantes da migração e posterior evaporação de soluções aquosas salinizadas. Isso ocorre quando águas puras ou ácidas entram em contato com a pasta de cimento. Ataques por Sulfatos: A degradação do concreto em conseqüência de reações químicas entre o concreto de cimento Portland e íons de sulfato de uma fonte externa, pode se manifestar de duas formas distintas: pela expansão do concreto ou pela perda progressiva de resistência e perda de massa. DETERIORAÇÃO POR AÇÕES QUÍMICAS Sulfato de alumínio – sal solúvel (ácido sulfúrico + hidróxido de alumínio) utilizado na purificação de águas das cidades; Carbonatação: Fenômeno natural que ocorre a partir da reação do Gás Carbônico (CO2) e a umidade presente na rede de poros do concreto, formando o ácido carbônico (H2CO3)*. Ocorre assim uma diminuição de PH da solução que satura o concreto, desestabilizando o filme protetor do aço, iniciando o processo de corrosão. * Dá origem aos sais carbonatos (minerais – carvão) DETERIORAÇÃO POR AÇÕES QUÍMICAS Corrosão das Armaduras: Ataque de natureza preponderantemente eletroquímica, que ocorre em meio aquoso. A corrosão acontece quando é formada uma película de eletrólito sobre a superfície dos fios ou barras de aço. Esta película é causada pela presença de umidade no concreto, salvo situações especiais e muito raras, tais como dentro de estufas ou sob ação de elevadas temperaturas (> 80°C) e em ambientes de baixa umidade relativa (U.R.< 50%). CONSEQUÊNCIA: diminuição da seção de armadura e fissuração do concreto em direção paralela a esta. DETERIORAÇÃO POR AÇÕES QUÍMICAS Concreto moldado • Tradicional material utilizado para reparação estrutural; • Procura-se utilizar o concreto em reparos de maiores dimensões; Propriedades e características mais adequadas: – impermeabilidade; – resistência; – minimizar retração; – aumento da resistência química; MATERIAIS UTILIZADOS EM REPAROS Concreto moldado: As principais modificações introduzidas são: – Utilização de cimentos especiais ou compostos, como o CPII-Z (com pozolana), CPIV (cimento pozolânico), CPV (alta resistência inicial), CPI-S (resistente a sulfatos), etc; – CAD –Concreto de Alto Desempenho – Concreto com elevada resistência, com adição de aditivos superplastificantes, sílica ativa, etc., podendo também ser incorporados escória, fibras metálicas ou sintética,etc; – Aditivos inibidores de corrosão, como nitrito de sódio ou cálcio, éster aminas, benzoato de sódio, molibdato de sódio, etc; • São normalmente utilizados em reparos profundos; MATERIAIS UTILIZADOS EM REPAROS MATERIAIS UTILIZADOS EM REPAROS Concreto projetado Concreto tem sido utilizado há bastante tempo para reparos, como também em obras convencionais de revestimento de túneis, minas,muros de contenção, etc. Concreto projetado O concreto projetado apresenta as seguintes características principais: –Dispensa formas nas aplicações – verticais ou sobrecabeça; –Melhor aderência, causada pelo pela grande energia de impacto com o substrato; –Maior compacidade e consequentemente impermeabilidade; MATERIAIS UTILIZADOS EM REPAROS MATERIAIS UTILIZADOS EM REPAROS Concreto projetado Grautes: São argamassas industrializadas: – a elevada fluidez; – baixa permeabilidade; – ausência de retração; – elevadas resistências iniciais e finais; São utilizados em muitas aplicações, como reparos estruturais, chumbamento de equipamentos, ancoragem de tirantes, etc. MATERIAIS UTILIZADOS EM REPAROS Grautes: •Industrializados com aglomerantes de base mineral (cimento portland, cimento aluminoso) ou sintético (resinas epóxi), com agregados de quartzo ou metálico; •Superplastificantes, compensadores de retração, podendo ou não conter microssílica; •Podem atingir elevada resistência inicial (10 a 20 MPa em 2 horas); •Reparos médios ou profundos; MATERIAIS UTILIZADOS EM REPAROS Revestimento: Base cimento –São argamassas à base de cimento Portland, em composição contendo: • quartzo de granulometria apropriada; • polímeros em pó ou líquido; • adições de microssílica; • fibras sintéticas ou metálicas; MATERIAIS UTILIZADOS EM REPAROS MATERIAIS UTILIZADOS EM REPAROS Resinas Epóxi: • Argamassas de polímeros (sem cimento portland): • Argamassas de polímeros como aglomerantes, com ou sem agregados; • Materiais de alto custo e uso limitado; • Situações que necessitem de: • Alta resistência mecânica (até 80MPa em horas); • Alta aderência (aço, concretos antigos, fibras de carbono); • Alta resistência química (ambientes agressivos); REPAROS DA ARMADURA 1. Pilar de borda (fachada) fissuração e destacamento de concreto; 2. Reparo corte da área afetada e a escarificação do concreto; 3. Limpeza do substrato com água potável e pulverizador; REPAROS DA ARMADURA 4. Aplicar uma argamassa cimentícia tixotrópica (endurece sem sofrer retração), modificada com polímeros e, preferencialmente, reforçada com fibras, que recebe depois o acabamento com desempenadeira de madeira; 5. Uma manta de cura molhada com água é aplicada sobre a argamassa umidade 7 dias evita evaporação da água de amassamento e a fissuração. MATERIAIS UTILIZADOS EM REPAROS Inibidores de corrosão: PRIMER ANTICORROSIVO Epóxi com zinco: – é mais eletronegativa que o aço, formando uma proteção catódica atuando como ânodo de sacrifício. – não se expande no processo de oxidação. Cimentos poliméricos aditivados – base cimento, polímeros e aditivos inibidores de corrosão, (nitrito de cálcio, éster aminas) – recompõe a capa passivadora alcalina e inibem a continuidade da corrosão. MATERIAIS UTILIZADOS EM REPAROS Pintura epóxi para proteção de armadura: • Corrosão do aço é principal patologia em estruturas de C.A. • Proteção do aço em ambientes agressivos com película epóxi. • Impermeabiliza e isola eletricamente as armaduras. • Vergalhões jateados, pintados e depois aquecidos para polimerização. MATERIAIS UTILIZADOS EM REPAROS Chumbadores químicos: • Fixa armaduras em orifícios feitos em concreto endurecido. • Alta aderência; • Grande resistência mecânica; • Endurecimento em minutos. Chumbadores químicos para a fixação de vergalhões em concreto (epoxiacrilato bicomponente solvente+metilmetacrilato) MATERIAIS UTILIZADOS EM REPAROS Injeções em trincas e fissuras Utilizada para obturar e preencher vazios, para “colar” ou solidarizar as trincas e fissuras, para impermeabilizar ou vedar infiltrações: – Epóxi; – Poliuretano e metacrilatos hidro-reativos; – Cimento; MATERIAIS UTILIZADOS EM REPAROS Resinas Epóxi: Injeção de cola epóxi em trincas: • Finalidade estrutural – deixar a estrutura monolítica (bicos de injeção) MATERIAIS UTILIZADOS EM REPAROS MATERIAIS UTILIZADOS EM REPAROS Injeções em trincas e fissuras Poliuretano e metacrilatos hidro-reativos: • A resina reage com água, expandindo-se e obturando os pontos de infiltrações; A injeção de calda de cimento é usado: • em trincas de abertura acima de 1 mm; • em solos; • muros de arrimo; • barragens; • túneis; MATERIAIS UTILIZADOS EM REPAROS Injeções em trincas e fissuras • utilização de calda de cimento aditivada com plastificantes, ou superplastificantes, como também com microssílica. MATERIAIS UTILIZADOS EM REPAROS Adesivos • Resinas epóxi (fluidas, em pasta ou gel) • Resinas acrílicas: • puras ou em calda de cimento. MATERIAIS UTILIZADOS EM REPAROS Ancoragem com cola epóxi: Fixação das armaduras de espera no concreto PROCEDIMENTOS DE REPAROS ESTRUTURAIS PATOLOGIAS ASSOCIADAS AO CONCRETO ENGENHARIA CIVIL | PATOLOGIAS EM EDIFICAÇÕES | ARQ. JOSIANE TALAMINI ENG. WAGNER CAVALARE