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ANÁLISE DE FATORES CONTRIBUINTES PARA A OCORRÊNCIA DE CORROSÃO DE ARMADURAS BARROS, Tácylla (1); BERENGUER, Romildo (2); GUIMARÃES, Neemias (3); LIMA, Natália (4); BARRETO, Lydia (5) (1) Mestranda em Engenharia Civil pela UNICAP, (81) 99635-6483, tacyllaceci@hotmail.com; (2) Graduando em Engenharia Civil pela UNICAP, templarios_pm@hotmail.com; (3) Graduando em Engenharia Civil pela UPE, neemiasasg@yahoo.com.br; (4) Graduada em Engenharia Civil pela UNICAP, nataliamvlima@hotmail.com; (5) Graduanda em Arquitetura pela UNICAP, lydia_barreto@hotmail.com. RESUMO A indústria da construção civil vem sofrendo importantes mudanças, principalmente no que se diz respeito ao campo das patologias das estruturas. Nos dias atuais, tem-se consciência que o concreto armado não é um elemento com vida útil eterna, diferentemente do que se acreditava há alguns anos. A corrosão de armaduras é uma manifestação patológica, bastante comum, que pode ser ocasionada pela carbonatação do concreto, ocorrendo devido a presença do dióxido de carbono existente na atmosfera, ou pela presença de íons de cloretos livres que atingem a estrutura pela incorporação de aditivos, água contaminada e outros, ou através de agentes externos. O presente trabalho tem o intuito de relatar as possíveis causas da corrosão de armaduras de alguns pilares, que compõem a estrutura do 14º Batalhão de Polícia Militar do Estado de Pernambuco, localizado no município de Serra Talhada. Para se concluir o objetivo desejado, foram realizados ensaios não destrutivos a fim de identificar se a origem do problema está relacionada ao projeto, materiais, execução, utilização ou agressividade do meio ambiente. Com todos os ensaios concluídos, foi possível observar que a causa da corrosão nos pilares edificação está ligada à carbonatação do concreto e que inúmeros fatores favoreceram o surgimento de tal manifestação. Palavras-chave: Corrosão. Concreto. Manifestação Patológica. Inspeção. Ensaios. ABSTRACT The construction industry is undergoing major changes, particularly as relates to the field of diseases of the structures. Nowadays, there is awareness that the concrete is not an element with eternal life, contrary to what was believed a few years ago. Reinforcement corrosion is a pathological manifestation, fairly common, that can be caused by concrete carbonation, occurring due to the presence of the carbon dioxide in the atmosphere, or the presence of free chloride ions that reach the structure by the incorporation of additives, polluted water and others, or by external agents.This study aims to report the possible causes of corrosion of reinforcement of some pillars that make up the structure of the14th Battalion of Military Police of the state of Pernambuco, located in the municipality of Serra Talhada. To complete the desired objective, nondestructive tests were carried out to identify if the source of the problem is related to the design, materials, execution, use or aggressiveness of the environment. With all completed trials, it was observed that the cause of corrosion in the pillars building is connected to the concrete carbonation and that several factors favored the emergence of such a demonstration. Keywords: Corrosion. Concrete. Pathological Demonstration. Inspection. Testing. SEMIPAR2016 - Recife, 22 de agosto de 2016 1 INTRODUÇÃO A indústria da construção civil vem passando por importantes transformações, uma delas é no campo das patologias das estruturas. Nos dias atuais, sabe-se que o concreto armado não é um elemento com vida útil eterna, diferentemente do esperado há alguns anos. Isso se deve ao fato do concreto armado estar passivo ao ataque de agentes agressivos, geralmente transportados pelo meio ambiente, como também a sua qualidade, que pode estar relacionado à fase de concepção, materiais e controle na produção e execução do mesmo. A durabilidade das estruturas de concreto armado tem sido afetada, nas últimas décadas, por diversos processos de deterioração, principalmente da corrosão das armaduras. Desta forma, é de suma importância o conhecimento das causas que promovem essa corrosão, a fim de prolongar a vida útil da estrutura. Esse trabalho teve o objetivo de investigar as causas que deram origem a corrosão de armaduras, na estrutura de concreto armado, de alguns pilares do 14º Batalhão de Polícia Militar, Coronel Manoel de Souza Ferraz, localizado no município de Serra Talhada – PE. Foram estabelecidos os fatores responsáveis por desencadear o fenômeno da corrosão, através de ensaios que podem caracterizar o elemento estrutural. Estes ensaios foram: espessura de cobrimento, profundidade de carbonatação, presença de íons de cloretos livres e ultrassom. 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 2.1 Corrosão de armaduras As armaduras de aço no concreto são protegidas duplamente da corrosão, através da proteção química e física. A primeira graças às condições de passividade, que se desenvolvem em contato com a solução alcalina contida nos poros da pasta de compostos do cimento e a segunda devido à espessura do cobrimento, que atua como uma barreira da armadura. Quando o aço corrói há um aumento de seu volume, gerando tensões de tração no concreto. Aparecem fissuras e dá-se o destacamento da camada de concreto que recobre as armaduras. A espessura da camada de cobrimento é o fator de extrema importância no processo de corrosão, quanto maior for a sua espessura, mais difícil será a penetração dos agentes agressivos. Segundo Poglialli (2009) apud Santos (2015), o processo de carbonatação se inicia superficialmente no concreto, onde uma frente de carbonatação é formada, separando duas zonas distintas de pH, uma com valores em torno de 12 e a outra em torno de 8. Tal frente avança gradativamente para o interior do material e, quando atinge a armadura, desestabiliza o filme óxido passivante, promovendo a despassivação, o que propicia o início de um processo de corrosão generalizada. A corrosão generalizada pode ser visualizada, mediante um indicador apropriado, a fenolftaleína, que se torna incolor na zona carbonatada e com uma cor vermelho-carmim na região que permanece alcalina. Corrosão localizada é causada pela presença de íons de cloreto livres. Estes SEMIPAR2016 - Recife, 22 de agosto de 2016 íons têm a propriedade de destruir de forma pontual a película passivante, provocando uma corrosão conhecida pelo nome de pite. Os cloretos podem estar no concreto, seja porque se adicionem com seus componentes, aditivos, águas, etc., ou porque penetram do meio exterior através da rede de poros do concreto. Esta última situação ocorre em ambientes marinhos ou quando se utilizam sais de degelo em estradas ou pontes, de climas frios (RIBEIRO e HELENE, 2014). 2.2 Ensaios não destrutivos Os ensaios não destrutivos podem ser empregados para alguns fins, são eles: determinar as propriedades do concreto endurecido, localizar defeitos ou descontinuidade e avaliar as condições das estruturas de concreto. Estes ensaios não fornecem uma medida direta de uma propriedade mecânica do concreto, pois é necessário conhecer a correlação entre o resultado fornecido pelo ensaio e a propriedade a ser estimada. Na ausência desta correlação, podem fornecer somente uma indicação quanto à homogeneidade do material examinado, sem chegar a uma determinação quantitativa (RIBEIRO e HELENE, 2014). A seguir serão demonstrados alguns métodos utilizados para investigação do concreto. 2.2.1 Profundidade de carbonatação Para realizar a medida da profundidade de carbonatação, normalmente emprega-se indicadores de pH constituídos de uma solução, que no caso em estudo foi a fenolftaleína a 1% dissolvida em álcool etílico. Esta solução é incolor em pH inferior a 8,3 e vermelho-carmim para valores de pH superiores a9,5, podendo apresentar coloração variável de rosa a vermelho-carmim para valores de pH entre 8 e 9,5. O ensaio consiste em borrifar a solução em uma fratura recente do concreto e ortogonal a armadura. Aguarda-se de um a dois minutos para que o indicador altere sua cor. Em seguida, é medida a espessura incolor até a superfície externa do concreto. Essa aferição deve ser tomada com uma precisão de milímetros (PINTAN et al. 2015). 2.2.2 Potencial de corrosão A medida do potencial de corrosão baseia-se na obtenção do potencial através de um eletrodo de referência, o qual indica aproximadamente a situação de corrosão ou passividade da armadura. Este ensaio permite identificar, antes que o dano se torne aparente, as zonas onde as armaduras estão despassivadas. As informações fornecidas são meramente qualitativas e devem ser utilizadas sempre como complemento de outros ensaios, nunca de forma isolada e absoluta (PINTAN et al. 2015). 2.2.3 Determinação da velocidade de propagação de onda ultrassônica Este ensaio tem por objetivo estabelecer a medida da velocidade de transporte das ondas ultrassônicas longitudinais, obtidas por pulsos ultrassônicos, através de uma peça de concreto. As principais aplicações desse método são: verificar SEMIPAR2016 - Recife, 22 de agosto de 2016 a homogeneidade de concreto; detectar eventuais falhas internas de concretagem; profundidade de fissuras e outras imperfeições. A velocidade de transporte das ondas mecânicas em um material é função das características elásticas do meio e da sua densidade. A presença de descontinuidade, sobretudo vazios, altera consideravelmente essa velocidade (NBR 8802:2013). A Tabela 1 relaciona a velocidade de propagação da onda ultrassônica com as condições do concreto. Tabela 1- Classificação relacionando velocidade à qualidade do concreto. Velocidade de Ondas Ultrassônicas (m/s) Qualidade do Concreto V>4500 EXECELENTE 3500<V<4500 ÓTIMO 3000<V<3500 BOM 2000<V<3000 REGULAR V<2000 RUIM Fonte: Whitehurst (1966) e Rinconet al (1998) 2.2.4 Aspersão de solução de nitrato de prata O ensaio tem por objetivo identificar visualmente, pela mudança de coloração do indicador químico, a existência ou não de íons de cloretos livres, através da aspersão de solução de nitrato de prata em uma estrutura de concreto recém exposta. A solução é preparada numa proporção de 2,5g de nitrato de prata diluído a 100 ml de água destilada. Este ensaio se baseia na NBR 6118:2014. O procedimento de execução consiste na aspersão da respectiva solução na estrutura de concreto. Uma reação fotoquímica é realizada, que somente ocorre em presença de luz ou é catalisada pela mesma. Onde há a presença de cloretos livres ocorre a formação de um precipitado branco denominado cloreto de prata. Porém, quando os cloretos encontram-se na forma combinada, há a formação de um precipitado marrom denominado óxido de prata (PINTAN et al. 2015). 3 ESTUDO DE CASO 3.1 Descrição da estrutura O 14º Batalhão de Polícia Militar está localizado no município de Serra Talhada, no Sertão de Pernambuco, distante 415 km da capital pernambucana. A edificação tem cerca de 30 (trinta) anos. Atualmente abriga um efetivo de 346 militares e está subordinada a Diretoria Integrada do Interior 2 – DII2. A edificação é composta de apenas um pavimento, térreo, constituído de elementos estruturais como pilares, vigas e lajes. Os pilares estão revestidos por um emboço e uma camada de chapisco. Sua alvenaria é constituída por tijolos cerâmicos com função de vedação. O piso, em sua grande maioria, é do tipo granilite. SEMIPAR2016 - Recife, 22 de agosto de 2016 A Figura 1 apresenta a planta baixa da edificação com a indicação dos pilares ensaiados e a Fotografia 1 mostra uma vista dos pilares que compõem a edificação. Figura 1- Planta baixa com indicação dos pilares. Fotografia 1- Vista dos pilares da edificação 3.2 Descrição do meio ambiente O clima da cidade é semiárido, apresentando verão muito quente, com máximas entre 31°C e 37°C e mínimas entre 18°C e 24°C, caracterizando o período mais chuvoso da cidade. A precipitação média anual é de 431,8 mm. O inverno é ameno, com máximas entre 23°C e 28°C, e mínimas entre 15°C e 20°C. A cidade está localizada na Mesorregião do Sertão Pernambucano, Microrregião do Pajeú, a uma altitude de 430 metros. 3.3 Inspeção visual A inspeção visual é um momento imprescindível na avaliação de uma estrutura. Baseia-se em uma análise para determinar as condições da estrutura e fornece indicações úteis para a especificação preliminar do fenômeno, pelo menos em sua manifestação externa (RIBEIRO e HELENE, 2014). Tal inspeção pretende identificar sintomas, característicos de corrosão das armaduras, como: manchas de corrosão na superfície do concreto, destacamento do cobrimento e fissuras que ocorrem paralelas às armaduras. Ao examinar a edificação observou-se que o destacamento do cobrimento, SEMIPAR2016 - Recife, 22 de agosto de 2016 como também a exposição das armaduras corroídas, localizavam-se sempre na base dos pilares. Também foi verificado o rompimento de alguns estribos na região onde ocorreu o desplacamento do cobrimento. Vale salientar, que os pilares com armadura corroída estavam localizados próximo a um jardim, expostos aos agentes agressivos, deixando-os mais vulneráveis. A Fotografia 2 mostra um pilar com desplacamento do cobrimento e corrosão das armaduras. Fotografia 2- Pilar com desplacamento do cobrimento e corrosão das armaduras. Foram identificadas algumas fissuras no revestimento dos pilares, compreendendo a camada de emboço e chapisco. Ao retirar o revestimento do pilar não foi constatado sinais de corrosão. Porém, não existia aderência entre a superfície do concreto e a base do revestimento. Também não foi verificado a presença de manchas de corrosão na estrutura analisada. 3.4 Ensaios realizados Ficou determinado a realização de uma análise, mais aprofundada, em 3 (três) pilares que apresentassem sinais de corrosão na sua base. Devido ao fato da edificação estar em funcionamento e que demandaria tempo à recuperação das partes danificadas para realização dos ensaios. Partindo disto, uma área foi delimitada na altura média de cada pilar analisado e feito um corte com uma serra mármore, a fim de localizar a armadura. SEMIPAR2016 - Recife, 22 de agosto de 2016 A Fotografia 3 demonstra a execução do corte do pilar utilizando a serra mármore. Fotografia 3 - Corte no pilar com serra mármora. Os ensaios empregados no estudo foram: profundidade de carbonatação, por meio de solução de fenolftaleína; aspersão de solução de nitrato de prata, para identificar a presença de cloretos livres; potencial de corrosão, para analisar a probabilidade da ocorrência de corrosão da armadura e ultrassom, a fim de verificar a qualidade do concreto. Após a remoção do revestimento que cobriam os pilares, aferiu-se as dimensões dos 3 (três) pilares na região dos cortes, resultando nas seguintes dimensões: Pilar 01 (12,1 cm x 39,5 cm); Pilar 02 (12,8 cm x 38,6 cm); Pilar 03 (12,5 cm x 39,7 cm). 3.4.1 Espessura do cobrimento Com o auxílio da serra mármore, marreta e ponteiro, escarificou-se os pilares até o encontro da armadura para dar seguimento aos ensaios. A princípio, pôde-se definir a espessura do cobrimento de cada pilar. A Fotografia 4 demonstra a realização da medida da espessura do cobrimento no pilar. Fotografia 4 - Realização da medida de espessura do cobrimento do pilar. SEMIPAR2016 - Recife, 22 de agosto de 2016 3.4.2 Profundidade de carbonatação A fim de se determinar aprofundidade de carbonatação dos elementos em análise, pulverizou-se a solução de fenolftaleína na estrutura recém fraturada. Decorridos alguns minutos, observou-se a mudança de cor em poucos pontos da fratura. Como a linha de trocar de cor foi ondulada, calculou-se a média aritmética de dez pontos e a profundidade máxima nas regiões analisadas. A Fotografia 5 mostra a utilização da solução de fenolftaleína pulverizada na estrutura recém fraturada mostrando a diferença de coloração na região afetada pela carbonatação. Fotografia 5 - Solução de fenolftaleína pulverizada no pilar recém fraturado. 3.4.3 Potencial de corrosão Analisando o potencial de corrosão, dentro da região delimitada, observou-se a variação na leitura do voltímetro, nos 3 (três) pilares, na ordem de -6 mV a -10 mV. A Fotografia 6 mostra a utilização do voltímetro com o eletrodo de referência para medir o potencial de corrosão. Fotografia 6 - Utilização do voltímetro e eletrodo para medir o potencial de corrosão. 3.4.4 Ultrassom Com o intuito de determinar a velocidade da onda ultrassônica, foram feitas aberturas no revestimento dos pilares até encontrar a superfície lisa e plana do concreto. Para execução deste ensaio foram realizadas apenas medidas de transmissão direta, arranjo mais recomendado pela norma. SEMIPAR2016 - Recife, 22 de agosto de 2016 A Fotografia 7 apresenta o procedimento do ensaio da velocidade de propagação da onda ultrassônica. Fotografia 7-Utilização do voltímetro e eletrodo para medir o potencial de corrosão. 3.4.5 Aspersão de nitrato de prata Na mesma abertura utilizada para a execução do ensaio de profundidade de carbonatação, a parte superior, ficou delimitada para borrifar a solução de nitrato de prata. Decorridos alguns minutos não foram identificados à presença de precipitados de cor branca. A Fotografia 8 demonstra a coloração marrom na fratura da estrutura, caracterizando a ausência de íons de cloretos livres. Fotografia 8 - Pilar com a solução de nitrato de prata (coloração marrom). 4 RESULTADOS E DISCUSSÕES 4.1 Espessura do cobrimento Ficou comprovado que a espessura do cobrimento existente é inferior ao que preconiza a NBR 6118:2014, a qual determina um cobrimento mínimo de 25 mm. A Tabela 2 mostra a espessura do cobrimento dos pilares analisados. Tabela 2- Espessura dos cobrimentos dos pilares analisados. PILAR ESPESSURA DO COBRIMENTO (mm) 01 20 02 18 03 19 SEMIPAR2016 - Recife, 22 de agosto de 2016 Verificou-se que não há adequada cobertura da armadura. O cobrimento dos três pilares analisados foi inferior ao que determina a NBR 6118:2014, de 25 mm para pilares, facilitando o avanço da frente de carbonatação. Entretanto, é válido ressaltar, que no período da construção da edificação não existia nenhuma normalização para especificar tal requisito. 4.2 Profundidade de carbonatação Após a realização do ensaio, verificou-se que a frente de carbonatação, quando não atingiu o aço, encontrava-se bem próxima do mesmo. A Tabela 3 apresenta a profundidade média e máxima da carbonatação como também à espessura do cobrimento. Tabela 3 - Profundidades médias e máximas de carbonatação. Neste ensaio, observou-se que grande parte da armadura já tinha perdido a condição de passividade, ou seja, estavam despassivadas favorecendo o início da corrosão. 4.3 Potencial de corrosão Levando em conta o potencial de corrosão, a região ensaiada apresentou um risco de probabilidade menor que 10%, tendo em vista que os três pilares analisados apresentavam uma variação de - 6 milivolts a -10 milivolts. Isso é justificável, visto que a zona de estudo ficou na altura intermediária dos pilares. Como na base dos pilares já havia o processo de corrosão (ânodo), a zona de estudo era o polo positivo (cátodo) do processo eletroquímico. A Tabela 4 apresenta o critério para avaliação da probabilidade de corrosão em função do potencial de corrosão segundo França (2011). Tabela 4- Probabilidade de corrosão da amadura (FRANÇA 2011). 4.4 Velocidade da onda ultrassônica Nos três pilares inspecionados, a velocidade de propagação da onda ultrassônica ficou na faixa de 2000 m/s a 3000 m/s o que caracteriza a PILAR ESP. DO COBRIMENTO (mm) PROFUNDIDADE MÉDIA (mm) PROFUNDIDADE MÁXIMA (mm) 01 20 17 20 02 18 16 18 03 19 18 10 Ecorr (mV) Probabilidade de Corrosão > -200 Menor que 10% Entre -200 e -350 Incerta < -350 Maior que 90% SEMIPAR2016 - Recife, 22 de agosto de 2016 condição do concreto como regular. A Tabela 5 apresenta a distância dos transdutores em metros (m), o tempo de propagação da onda ultrassônica em segundos (s) e a velocidade da onda em metros por segundo (m/s) de cada pilar investigado. Tabela 5 - Velocidade de propagação da onda. PILAR DISTÂNCIA (m) TEMPO (s) VELOCIDADE (m/s) 1 12,1 x 10² 49,1x 106 2.464,40 2 12,8 x 10² 45,8 x 106 2.729,30 3 12,5 x 10² 50,1x 106 2.415,10 A partir dos resultados verificou-se que o concreto é de qualidade regular. Apresentando-se mais permeável, o que favorece a penetração dos agentes externos, como umidade e o dióxido de carbono. 4.5 Aspersão da solução de nitrato de prata No ensaio realizado com a solução de nitrato de prata, observou-se que não existiu presença de precipitados na cor branca. Concluindo-se que a estrutura não sofreu ataques por íons de cloretos livres. 5 CONSIDERAÇÕES FINAIS Após análise dos resultados coletados, foi possível concluir que a causa da corrosão das armaduras na edificação foi do tipo generalizada. Verificou-se que não há adequada cobertura da armadura. Porém, é relevante mencionar, que na época da construção da edificação não existia nenhuma normalização para especificar tal requisito. No ensaio de carbonatação, constatou-se que grande parte da armadura já tinha perdido a condição de passividade. Foi verificado também, através do ensaio de ultrassom, que o concreto é de qualidade regular. Quanto ao potencial de corrosão, o ensaio mostrou que as armaduras se encontravam com menos de 10% de probabilidade de ocorrência de corrosão. No que se refere ao procedimento de execução dos serviços de concretagem dos pilares, é provável que tenham ocorrido erros construtivos, os quais favoreceram o fenômeno da corrosão, como: altura de lançamento e má vibração do concreto. Pois, todas as ocorrências de corrosão se localizavam na base dos pilares, zonas propícias para segregação e ninhos de concretagem, deixando o concreto, nessa região, mais poroso. Portanto, tal estudo só vem a reforçar os cuidados que os profissionais da construção civil devem ter na fase de projeto e execução, a fim de se garantir um concreto mais durável. SEMIPAR2016 - Recife, 22 de agosto de 2016 REFERÊNCIAS ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 8802: concreto endurecido – Determinação da velocidade de propagação de onda ultrassônica. Rio de Janeiro, 2013. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6118: projeto de estrutura de concreto – Procedimento. Rio de Janeiro, 2014. FRANÇA, Clério Bezerra de. Avaliação de cloretos livres em concreto pelo método de aspersão de solução de nitrato de prata. 2011. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Universidade Católica de Pernambuco, Recife, 2011. PINTAN, N. M. ; BERENGUER, R. A. ; SILVA, A. J. C. E. ; LINS, C. M. M. S. ; MONTEIRO, E. C. B. . Pathological Manifestations and The Study of Corrosion Present on Bridges on the City of Recife. The Electronic Journal of Geotechnical Engineering, v. 20, p. 11893-11907, 2015. RIBEIRO, D. V.; HELENE, P. R. L. Corrosão em estruturas de concreto armado:teoria,controle e métodos de análise. Rio de Janeiro: Elsevier, 2014. SANTOS, Aleílson Vilas-bôas dos. Corrosão de armadura em estruturas de concreto armado devido a carbonatação. Revista Especialize online, Salvador, v. 10, dez. 2015. Disponível na Internet: <file:///C:/Users/T/Downloads/aleilson-vilas- boas-dos-santos-101713613%20(1).pdf>
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