Durabilidade de Estruturas de Concreto

Prévia do material em texto

Universidade Federal de Minas Gerais 
Escola de Engenharia 
Departamento de Engenharia de Materiais e Construção 
Curso de Especialização em Construção Civil 
 
UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS 
Escola de Engenharia 
Departamento de Engenharia de Materiais e Construção 
Curso de Especialização em Construção Civil 
 
 
 
 
Monografia 
 
 
 
DURABILIDADE DE ESTRUTURAS DE CONCRETO 
 EM USINAS SIDERÚRGICAS 
 
 
Autora: Flávia Spitale Jacques Poggiali 
Orientadora: Profª Drª Carmen Couto Ribeiro 
 
 
 
 
 
 
Janeiro / 2009 
 
 
 2
Flávia Spitale Jacques Poggiali 
 
 
 
DURABILIDADE DE ESTRUTURAS DE CONCRETO 
 EM USINAS SIDERÚRGICAS 
 
 
 
Monografia apresentada ao Curso de Especialização em Construção Civil 
da Escola de Engenharia da UFMG 
 
 
 
Ênfase: Durabilidade 
Orientadora: Profª. Drª. Carmen Couto Ribeiro 
 
 
 
 
Belo Horizonte 
Escola de Engenharia da UFMG 
2009 
 
 3
 
 
 
 
 
 
 
 
 
AGRADECIMENTOS 
 
Agradeço a todos que colaboraram significativamente na execução deste trabalho, tanto 
do ponto de vista prático (fornecimento de dados, orientações, sugestões, etc.) como do 
ponto de vista psicológico. Foi essencial contar com o apoio, compreensão, estímulo e 
carinho de pessoas tão queridas. 
Agradeço à Profª. Carmen Couto pelo incentivo, dedicação, competência, amizade e 
presença constante durante todo o processo de execução do trabalho. 
Aos professores do Departamento de Materiais de Construção da Escola de Engenharia / 
UFMG, pelas valiosas colaborações na ajuda da pesquisa bibliográfica e colaborações 
técnicas. 
A toda minha família, pela credibilidade e incentivo ao meu trabalho. 
Em especial, ao meu marido Guilherme, exemplo de profissional e incentivador do 
crescimento da minha carreira. 
 
 
 4
SUMÁRIO 
LISTA DE FIGURAS........................................................................................................... 6 
LISTA DE TABELAS.......................................................................................................... 8 
1. INTRODUÇÃO.......................................................................................................... 10 
2. OBJETIVO ................................................................................................................ 11 
3. ASPECTOS REFERENTES À DURABILIDADE NA NBR 6118:2003 .................... 12 
4. DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ......................................... 15 
4.1 DEFINIÇÃO.......................................................................................................... 16 
4.2 IMPORTÂNCIA...................................................................................................... 16 
4.3 CONSIDERAÇÕES GERAIS.................................................................................... 17 
4.4 ÁGUA COMO AGENTE DE DETERIORAÇÃO............................................................. 19 
4.5 PERMEABILIDADE ................................................................................................ 22 
4.5.1 Permeabilidade do concreto....................................................................................... 22 
4.6 CLASSIFICAÇÃO DAS CAUSAS DA DETERIORAÇÃO DO CONCRETO ......................... 23 
4.7 DETERIORAÇÃO POR DESGASTE SUPERFICIAL ..................................................... 24 
4.8 CRISTALIZAÇÃO DE SAIS NOS POROS................................................................... 26 
4.9 AÇÃO DO CONGELAMENTO .................................................................................. 26 
4.10 EFEITO DO FOGO ................................................................................................ 27 
4.10.1 Efeito da alta temperatura na pasta de cimento hidratada ...................................... 27 
4.10.2 Efeito da alta temperatura no agregado................................................................... 28 
4.10.3 Efeito da alta temperatura no concreto .................................................................... 28 
4.10.4 Efeito do concreto de alta resistência exposto ao fogo ........................................... 31 
4.11 DETERIORAÇÃO DO CONCRETO POR REAÇÕES QUÍMICAS .................................... 32 
4.11.1 Hidrólise dos componentes da pasta de cimento .................................................... 33 
4.11.2 Reações de troca catiônica...................................................................................... 34 
4.12 REAÇÕES ENVOLVENDO A FORMAÇÃO DE PRODUTOS EXPANSIVOS...................... 36 
4.12.1 Ataque por sulfato .................................................................................................... 36 
 5
4.12.2 Reação álcali-agregado ........................................................................................... 40 
4.13 CORROSÃO DO AÇO DE ARMADURA NO CONCRETO.............................................. 44 
4.13.1 Mecanismos de deterioração do concreto por corrosão da armadura .................... 46 
4.13.2 Controle da corrosão................................................................................................ 52 
4.14 CONCRETO EM AMBIENTE MARINHO .................................................................... 56 
4.14.1 Conclusões sobre a deterioração devido à ação da água do mar........................... 58 
5. AMBIENTE INDUSTRIAL SIDERÚRGICO .............................................................. 60 
5.1 INTRODUÇÃO ...................................................................................................... 60 
5.2 O PROCESSO DE FABRICAÇÃO DO AÇO................................................................. 61 
5.2.1 Matérias primas .......................................................................................................... 61 
5.2.2 Alto Forno ................................................................................................................... 63 
5.2.3 Aciaria......................................................................................................................... 70 
5.3 AGENTES DELETÉRIOS AO CONCRETO EM AMBIENTE SIDERÚRGICO ....................... 71 
5.3.1 Recebimento, armazenamento e manipulação de matérias primas.......................... 73 
5.3.2 Sinterização e Pelotização ......................................................................................... 74 
5.3.3 Coqueria ..................................................................................................................... 75 
5.3.4 Alto Forno ................................................................................................................... 77 
5.3.5 Aciaria......................................................................................................................... 78 
6. CONCLUSÃO ........................................................................................................... 79 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................................ 80 
 
 
 
 
 
 
 
 6
LISTA DE FIGURAS 
 
FIGURA 1: Lei de evolução de custos, lei de Sitter. Fonte: HELENE, 2005. ...............17 
FIGURA 2: Formação de sais solúveis e insolúveis através dos ácidos. Fonte: 
HELENE, 2005..............................................................................................................20 
FIGURA 3: Influência da relação água/cimento e do grau de hidratação sobre a 
resistência e a permeabilidade. Fonte: MEHTA e MONTEIRO, 1994. .........................23 
FIGURA 4: Causas físicas da deterioração do concreto. Fonte: MEHTA e 
MONTEIRO, 2008.........................................................................................................24FIGURA 5: Influência da relação água/cimento e tipo do agregado da deterioração 
por abrasão-erosão no concreto. Fonte: MEHTA e MONTEIRO, 1994........................25 
FIGURA 6: Efeito do tipo de agregado e condições de ensaio sobre a resistência 
ao fogo. Fonte: MEHTA e MONTEIRO, 2008, citando ABRAMS, M.S., 
Temperature and Concrete, ACI SP-25, pp. 33-58, 1973.............................................30 
FIGURA 7: Tipos de reações químicas responsáveis pela deterioração do 
concreto. Fonte: MEHTA, 2008.....................................................................................33 
FIGURA 8: (a) Representação diagramática da expansão de argamassa ou 
concreto causada pela formação de etringita tardia. (b) Micrografia obtida por 
microscopia eletrônica de varredura de uma argamassa atacada por DEF. Fonte: 
MEHTA e MONTEIRO, 2008. .......................................................................................38 
FIGURA 9: Enfoque holístico para expansão e fissuração por formação de 
etringita tardia. Fonte: MEHTA e MONTEIRO, 2008. ...................................................38 
FIGURA 10: Efeitos do tipo e consumo de cimento e da adição de cinzas volantes 
sobre o ataque por sulfato ao concreto. Fonte: MEHTA e MONTEIRO, 2008. ............40 
FIGURA 11: Representação esquemática das patologias típicas observadas em 
vigas de concreto armado afetadas por corrosão. Fonte: HELENE, 2005. ..................45 
 7
FIGURA 12: Expansão e fissuração do concreto devidas à corrosão da armadura. 
Fonte: MEHTA, 2008. ...................................................................................................47 
FIGURA 13: Avanço do processo de carbonatação. Fonte: FIGUEIREDO, 2005. ......52 
FIGURA 14: Esquema de variação do teor crítico de cloretos em função da 
qualidade do concreto e umidade do ambiente. Fonte: FIGUEIREDO, 2005...............53 
FIGURA 15: Representação diagramática dos danos ao concreto por (a) corrosão 
da armadura, (b) ciclos de congelamento e degelo. (c) reação álcali-sílica, (d) 
ataque externo por sulfato. Fonte: MEHTA e MONTEIRO, 2008. ...............................54 
FIGURA 16: Um modelo holístico de deterioração do concreto a partir dos efeitos 
ambientais mais freqüentes. Fonte: MEHTA e MONTEIRO, 2008. ..............................55 
FIGURA 17: Representação esquemática de um cilindro de concreto armado 
exposto à água do mar. Fonte: MEHTA e MONTEIRO, 2008. .....................................59 
FIGURA 18: Layout atual da Usina Siderúrgica Gerdau Açominas. Fonte: 
GERDAU, 2008.............................................................................................................60 
FIGURA 19: Seção transversal de um alto-forno moderno. Fonte: www.ufsc.br. ........64 
FIGURA 20: Seção transversal de uma instalação de alto-forno, incluindo o 
equipamento auxiliar principal. Fonte: www.ufsc.br......................................................64 
FIGURA 21: Processos pneumáticos para produção de aço, a partir do ferro gusa. 
Fonte: www.ufsc.br. ......................................................................................................68 
FIGURA 22: Fluxo de produção atual da Usina Siderúrgica da Gerdau Açominas. 
Fonte: GERDAU, 2008..................................................................................................71 
FIGURA 23: Balanço energia/materiais para sinterização. Fonte: OLIVEIRA, 2004. ..74 
FIGURA 24: Esquema de principais produtos obtidos pela destilação do carvão e 
sua distribuição porcentual. Fonte: ARAÚJO, 2005......................................................76 
FIGURA 25: Balanço energia/materiais para coqueria. Fonte: OLIVEIRA, 2004.........77 
FIGURA 26: Balanço energia/materiais para alto forno. Fonte: OLIVEIRA, 2004........77 
FIGURA 27: Balanço energia/materiais para aciaria. Fonte: OLIVEIRA, 2004. ...........78 
 
 8
LISTA DE TABELAS 
 
TABELA 1: Classes de Agressividade Ambiental. .......................................................13 
TABELA 2: Correspondência entre classe de agressividade e qualidade do 
concreto. .......................................................................................................................14 
TABELA 3: Correspondência entre classe de agressividade ambiental e 
cobrimento nominal para ∆c = 10 mm. .........................................................................14 
TABELA 4: Características do cimento Portland. ........................................................18 
TABELA 5: Ataque ácido ao concreto..........................................................................21 
TABELA 6: Rochas, minerais e constituintes sintéticos reativos deletérios. ...............42 
TABELA 7: Quantidade de cloretos livres em relação a diversos teores de C3A. .......49 
TABELA 8: Principais fatores que condicionam a velocidade de penetração da 
frente de carbonatação. ................................................................................................51 
TABELA 9: Teor limite de cloreto para diversas normas. ............................................53 
TABELA 10: Desempenho do concreto exposto à água do mar. ................................56 
TABELA 11: Emissões em unidades de processos siderúrgicos. ...............................73 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 9
RESUMO 
A durabilidade das estruturas de concreto é um tema atual e complexo, onde uma 
gama enorme de variáveis afetará a vida útil da construção. Dentre estas 
variáveis podemos citar a fase de projeto (principalmente arquitetônico e 
estrutural), a concepção dos materiais e dos processos construtivos e a utilização 
e manutenção da construção finalizada. 
Ambientes industriais possuem uma série de agentes deletérios ao concreto. Em 
usinas siderúrgicas, tema deste trabalho, o ambiente possui uma série de agentes 
agressivos, como altas temperaturas (até 1500ºC), gases, impactos, águas 
residuais, vapores, entre outros. 
Quando estes agentes são desconhecidos ou desconsiderados por parte dos 
engenheiros projetistas ou construtores, o resultado são obras que não atendem o 
requisito mínimo de durabilidade, qualidade e vida útil. Estes fatores, associados 
à ausência de manutenção, possuem como conseqüência principal um alto custo 
com a recuperação da estrutura. 
Primeiramente, será feita uma revisão bibliográfica a respeito de durabilidade de 
estruturas de concreto. Logo após, serão identificados os principais agentes 
deletérios ao concreto em ambiente siderúrgico. 
De posse dessas informações, teremos alguns parâmetros para projetar e 
construir em usinas siderúrgicas com maior qualidade e durabilidade, atingindo a 
vida útil desejada. 
 
 
 
 10
1. INTRODUÇÃO 
Durabilidade de estruturas de concreto pode ser entendida como a vida útil para 
qual a estrutura foi projetada, sem alterar sua forma original, sua qualidade e 
capacidade quando exposta ao meio ambiente. 
Nos últimos anos, além da preocupação com a resistência do concreto, a 
durabilidade também tem sido enfoque de engenheiros e projetistas. Patologias 
prematuras vêm ocorrendo em estruturas de concreto residenciais, comerciais e 
industriais, trazendo riscos, desconforto e altos custos de recuperação. Através do 
conhecimento dos principais mecanismos de deterioração do concreto, podemos 
diagnosticar a maior parte dos problemas patológicos das estruturas. 
Houve uma revisão na norma NBR 6118/2003, “Projeto de Estruturas de Concreto 
– Procedimento”, em função da durabilidade de estruturas de concreto. Além de 
abordar a segurança estrutural e sua funcionalidade, agora trata também da 
durabilidade da estrutura. 
A água está sempre envolvida no processode deterioração do concreto, por meio 
da porosidade do material. Essa permeabilidade do material define o quanto ele 
pode se deteriorar. Quanto maior a permeabilidade do concreto, mais sujeito às 
ações da água e de meios agressivos ele estará, e mais rápido se deteriorará. 
A durabilidade do concreto poderá ser prejudicada através de efeitos físicos 
(como desgaste da superfície, fissuras causadas por pressão de cristalização de 
sais nos poros ou exposição às baixas ou altas temperaturas) ou por efeitos 
químicos (lixiviação, reações álcalis-agregados, corrosão das armaduras e 
reações expansivas envolvendo ataques por sulfatos). Ressalta-se que a 
deterioração do concreto está geralmente associada a mais de um fenômeno, o 
que nos chama a atenção para não diagnosticar erroneamente uma patologia. 
Como a durabilidade afeta diretamente nos custos das construções, a 
necessidade de reforço e reparo em estruturas tem feito com que os engenheiros 
se conscientizem da importância do tema. Além disso, a conscientização 
sustentável de preservação das matérias-primas resulta em uma menor demanda 
de materiais para reposição. Quando materiais duráveis são produzidos e 
reciclam-se os que já existem, diminui-se o impacto ecológico. Cada vez mais o 
 11
concreto é exposto a ambientes muito agressivos, tal qual ocorre em usinas 
siderúrgicas – que são o foco do presente trabalho. 
Em ambientes siderúrgicos, essa agressividade do meio é muito mais intensa, 
devido à presença de impactos na estrutura, vapores, altas temperaturas (até 
1500ºC), águas agressivas (ex. desmineralizada) e outros agentes como o gás 
carbônico (CO2), dióxido de enxofre (SO2), óxidos de nitrogênio (NOX), além da 
interação entre esses elementos (sinergia). Por isso uma maior preocupação em 
definir o melhor tipo de concreto para resistir ao ataque desses agentes. Quando 
eles não são considerados na concepção da estrutura de concreto nas usinas 
siderúrgicas, estas estruturas não irão atingir a vida útil desejável, resultando em 
altos gastos com a recuperação da obra deteriorada. 
O seguinte trabalho trata de uma revisão bibliográfica sobre durabilidade de 
estruturas de concreto. Esta durabilidade será enfocada no ambiente siderúrgico 
em função dos efeitos deletérios que ele proporciona, principalmente nos 
processos de fabricação de sínter, coque, ferro-gusa e aço. 
 
2. OBJETIVO 
Este trabalho visa fazer uma análise a respeito da durabilidade de estruturas de 
concreto em espaços siderúrgicos, buscando na doutrina os principais 
mecanismos de deterioração do concreto, além dos principais agentes deletérios 
ao concreto presentes em usinas siderúrgicas. O principal objetivo é obter 
parâmetros para construir em ambiente siderúrgico com maior qualidade, 
durabilidade e vida útil. 
 
 
 
 12
3. ASPECTOS REFERENTES À DURABILIDADE NA NBR 
6118:2003 
 
A Norma Brasileira NBR 6118/2003, “Projeto de Estruturas de Concreto – 
Procedimento” abordava, originalmente, a segurança estrutural e sua 
funcionalidade. Esta nova versão aborda também a durabilidade da estrutura e 
trata de algumas diretrizes para a durabilidade e qualidade das estruturas de 
concreto. 
Alguns fatores justificaram ou motivaram as modificações feitas nas normas de 
concreto, dentre os quais podemos citar: as concepções arquitetônicas mais 
esbeltas, a evolução da tecnologia dos materiais, a utilização de programas 
estruturais mais complexos, a busca da qualidade e segurança das estruturas e a 
melhoria e garantia da durabilidade das estruturas, em prol dos direitos do 
consumidor. 
A maior parte dos problemas que ocorrem nas construções, cerca de 50%, advém 
de erros em projetos. A redução sistemática desses erros acontece através da 
utilização correta de normas técnicas reconhecidas, que priorizam requisitos de 
segurança, durabilidade e funcionalidade da estrutura. 
Desde a última revisão da Norma Brasileira NBR 6118, vários autores vêm 
estudando e avaliando quais os principais impactos que as modificações da 
Norma tiveram na durabilidade das construções. Para o Professor José Celso da 
Cunha, as principais inovações da nova norma foram: 
a) “Garantia da qualidade do projeto e das estruturas e os requisitos para a 
sua obtenção; 
b) Durabilidade das estruturas, com enfoque incisivo sobre essa questão; 
c) Limites para dimensões, deslocamentos e aberturas de fissuras, 
enfocando razões construtivas, validade das teorias e compatibilidade 
de funcionamento; 
d) Análise estrutural, com alerta sobre o campo de validade e condições 
especiais de aplicação; 
e) Instabilidade e efeitos de segunda ordem, classificando com maior 
precisão os fenômenos envolvidos e os procedimentos para cada 
situação; 
f) Região e elementos especiais, sinalizando princípios de 
dimensionamento e detalhamento das regiões de descontinuidade.” 
(CUNHA, 2004) 
Para a definição de alguns parâmetros de projeto, deve-se determinar a classe de 
agressividade do ambiente a que o material está inserido, de acordo com a 
Tabela 1, retirada da Norma NBR 6118/2003: 
 
TABELA 1: Classes de Agressividade Ambiental. 
 
Fonte: NBR 6118/2003. 
 
A agressividade ambiental está relacionada às ações físicas e químicas deletérias 
ao concreto, não estando relacionada às ações mecânicas, aos efeitos da 
temperatura e a retrações hidráulicas. 
Através da classificação da classe de agressividade ambiental, a Norma NBR 
6118/2003 define os requisitos mínimos que o concreto necessita para garantir 
uma boa durabilidade, referentes à relação água/cimento e a resistência à 
compressão do concreto, de acordo com a Tabela 2. 
 
 13
TABELA 2: Correspondência entre classe de agressividade e qualidade do concreto. 
 
Fonte: NBR 6118/2003. 
 
Também definido pela classe de agressividade ambiental, o cobrimento mínimo a 
ser adotado para estruturas de concreto armado e protendido estão 
exemplificados na Tabela 3, de acordo com a Norma NBR 6118/2003. 
 
TABELA 3: Correspondência entre classe de agressividade ambiental e cobrimento nominal para 
∆c = 10 mm. 
Fonte: NBR 6118/2003. 
 
Outras medidas definidas pela Norma NBR 6118/2003 nos proporcionam 
diretrizes para um concreto de maior durabilidade, tais como a dimensão máxima 
característica do agregado graúdo e o detalhamento da armadura, por exemplo. 
 14
 15
4. DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO 
Até a última atualização da NBR 6118/2003, a característica do concreto que os 
projetistas julgavam como mais relevante era sua resistência, pois fornece uma 
indicação da qualidade do material, uma vez que está diretamente relacionada à 
estrutura da pasta de cimento endurecida. Contudo, devido à incidência 
sistemática de problemas patológicos nas estruturas de concreto, tornou-se 
essencial a conscientização sobre a durabilidade deste material. 
O concreto é um material constituído por cimento, areia, brita e aditivos. De 
acordo com RIBEIRO, PINTO e STARLING (2000), 
“A proporção de seus componentes (dosagem ou traço) deve atender 
às condições requeridas de resistência, trabalhabilidade e durabilidade, 
que são propriedades fundamentais do concreto.” 
As características de cada um dos constituintes do concreto influenciarão 
significativamente na durabilidade do material, modificando suas propriedades, 
tais como: a compacidade, a porosidade, permeabilidade e capilaridade. O 
concreto deve ser produzido de forma homogênea, onde os agregados miúdos e 
graúdos devem ser totalmente envolvidos pela pasta de cimento. Para RIBEIRO, 
“a falta de homogeneidade acarreta um sensível decréscimo da resistência 
mecânica e da durabilidade”. 
O concreto é um materialnão inerte, e está sujeito, ao longo do tempo, às 
interações entre seus elementos constituintes e os agentes externos. Para 
RIBEIRO, PINTO e STARLING “um concreto durável é aquele que resiste às 
condições para o qual foi projetado, sem deterioração, por muitos anos”. 
 
O processo de deterioração pode resultar em anomalias, podendo comprometer o 
desempenho da estrutura, provocar efeitos estéticos indesejáveis e causar 
desconforto psicológico ao usuário, além de altos custos para a sua recuperação. 
A água é um dos principais agentes do processo de deterioração do concreto. O 
ritmo desse processo será definido pela vulnerabilidade aos agentes externos 
(presentes na água e no ar), ou seja, será diretamente proporcional à sua 
permeabilidade. A durabilidade do concreto pode ser afetada por efeitos físicos 
 16
(como desgaste da superfície, fissuras causadas por pressão de cristalização de 
sais nos poros ou exposição às baixas ou altas temperaturas) e por efeitos 
químicos (lixiviação, reações álcalis-agregados, corrosão das armaduras e 
reações expansivas envolvendo ataques por sulfatos). 
 
4.1 Definição 
A durabilidade abrange o estudo em diversas áreas, tais como Engenharia, 
Materiais de Construção, Estatística, Química, Física, entre outras. Por isso, 
definir durabilidade é tão complexo. Segundo MEHTA e MONTEIRO (2008), “uma 
vida útil longa é considerada sinônimo de durabilidade”. Esta característica de 
estruturas de concreto pode ser entendida como a vida útil para a qual a estrutura 
foi projetada, perpetuando suas propriedades químicas e físicas, sua forma 
original, a qualidade do material e a capacidade de utilização quando exposto ao 
ambiente externo. 
Já o fim da vida útil do material pode ser definido como o período em que suas 
propriedades se deterioram devido à ação do meio ao qual ele está inserido, 
chegando a um colapso estrutural, economicamente inviável de ser corrigido. 
No conceito da Norma NBR 6118/2003, 
“Durabilidade consiste na capacidade de a estrutura resistir às 
influências ambientais previstas e definidas em conjunto pelo autor do 
projeto estrutural e o contratante, no início dos trabalhos de elaboração 
dos projetos.” 
 
4.2 Importância 
Atualmente, durabilidade, resistência e custo das estruturas vêm sendo tratadas 
com igual importância. Como a durabilidade afeta diretamente o custo das 
construções, a necessidade de reforço e reparo em estruturas tem feito com que 
os engenheiros se conscientizem da importância do tema. Segundo HELENE 
(2005), “pode-se afirmar que as correções serão mais duráveis, mais efetivas, 
mais fáceis de executar e muito mais econômicas quanto mais cedo forem 
executadas”. 
A lei de Sitter (Figura 1) divide as etapas construtivas em quatro períodos: projeto, 
execução, manutenção preventiva (efetuada nos cinco primeiros anos) e a 
manutenção corretiva (efetuada após surgimento dos problemas). A lei diz que o 
impacto dos custos de um erro detectado em cada uma destas etapas 
construtivas corresponderá a um custo que segue uma progressão geométrica de 
razão cinco. 
 
FIGURA 1: Lei de evolução de custos, lei de Sitter. Fonte: HELENE, 2005. 
 
Além disso, a conscientização sobre a utilização sustentável das matérias-primas 
resulta em uma menor demanda de materiais para reposição. Quando materiais 
duráveis são produzidos e reciclam-se os que já existem, diminuem-se os 
impactos ambientais. 
Por fim, outro aspecto a ser considerado é que, cada vez mais, o concreto é 
exposto a ambientes muito agressivos, como plataformas marítimas, usinas 
siderúrgicas, temperaturas criogênicas, recipientes para a manipulação de gases 
liquefeitos e câmaras de reação a alta pressão na indústria nuclear. 
 
4.3 Considerações Gerais 
A deterioração do concreto está geralmente associada a mais de um fenômeno. 
Entre os principais agentes de deterioração do concreto, podemos citar: 
temperaturas; a água em todos os seus estados; agentes provenientes do ar; 
gases (como, por exemplo, CO2, NO2, O2); agentes químicos (cloretos e sulfatos); 
 17
 18
ação de sobrecargas na estrutura, abrasão, entre outros. É importante destacar 
que mais de um agente de deterioração pode atuar simultaneamente no concreto. 
A análise em separado de cada fenômeno de deterioração impede a percepção 
da interação desses fenômenos na estrutura, o que pode levar a um erro de 
diagnóstico da patologia. 
O cimento utilizado na composição do concreto deve ser escolhido de acordo com 
o volume a ser concretado, com o ambiente agressivo a que ele vai estar inserido, 
entre outros aspectos, de acordo com a Tabela 4: 
 
TABELA 4: Características do cimento Portland. 
CIMENTO CARACTERÍSTICAS 
CP I Cimento Portland comum Pode ser empregado em qualquer elemento estrutural. 
CP II Cimento Portland composto 
Existem variações, sendo: 
CP II-E – com escória: baixo teor de hidratação, 
baixo calor de hidratação, tempo de início de 
pega mais tardio, mais durabilidade em meio 
agressivo. 
CP II-Z – com pozolana: Tempo de início de 
pega mais tardio, melhor resistência aos 
sulfatos. 
CP II-F – com filer. 
CP III Cimento Portland de alto forno 
É o cimento Portland comum moído com escória 
de alto forno. 
- baixo calor de hidratação; 
- baixa resistência nas primeiras idades; 
- aumento da resistência em idades maiores; 
- tempo de início de pega mais tardio; 
- apresenta boa resistência a ambientes 
agressivos. 
CP IV Cimento Portland pozolânico 
- baixo calor de hidratação; 
- apresenta boa resistência a ambientes 
agressivos; 
- baixa resistência nas primeiras idades; 
- calor de hidratação baixo, é indicado para 
obras. 
CP V Cimento Portland de alta resistência inicial 
- não possui adição de escória ou pozolana; 
- é mais fino; 
- elevada resistência inicial; 
- elevado calor de hidratação. 
Fonte: OLIVEIRA, C. A. S. – 2007. 
 
 19
4.4 Água como Agente de Deterioração 
Encontrada em abundância na natureza sob a forma de água do mar, lençóis 
subterrâneos, rios, lagos, chuva, neve e vapor, a água é o principal agente de 
deterioração dos materiais. No concreto, a água pode ser encontrada na água de 
amassamento, de lavagem dos agregados e a utilizada no processo de cura. 
A água utilizada no amassamento deve estar livre de impurezas, como açúcar 
(que atrasa o tempo de pega), matéria orgânica (como algas, por exemplo), óleos 
(que reduz a resistência) e cloretos e sulfatos (que atacam os silicatos de cálcio e 
as armaduras). O pH da água deve estar entre 6 e 9. 
A água utilizada no processo de cura deve apresentar o mesmo padrão de 
qualidade da água de amassamento. A cura é um processo extremamente 
importante para a durabilidade das estruturas, uma vez que evita o fenômeno de 
retração, impedindo que a água interna ao concreto não evapore antes de ser 
completada a hidratação dos grãos de cimento. Quando o processo de cura é 
ineficiente, o material final apresenta uma menor resistência, aumenta-se a 
permeabilidade através do aparecimento de trincas e fissuras e, 
conseqüentemente, a durabilidade é diminuída. 
É importante garantir que a água de lavagem dos agregados seja eliminada, 
dentro do possível, antes da composição do concreto, uma vez que essa água irá 
alterar o traço previsto em projeto. 
Nos solos, podem ser encontradas águas ácidas naturais, principalmente em 
regiões pantanosas ou úmidas, onde se encontra grande decomposição de 
matéria orgânica. A acidez destas águas naturais se deve à presença de anidrido 
carbônico (CO2) dissolvido, encontrado em grande quantidade em águas 
minerais, águas do mar e águas subterrâneas (com presença de decomposição 
de material vegetal e animal).As águas ácidas também são encontradas em 
regiões próximas a solos de aterros ou em lugares onde há armazenamento de 
resíduos de minérios. Lugares onde existam resíduos agrícolas e industriais 
(principalmente advindos da indústria alimentícia ou de processamento de 
animais) podem gerar condições altamente ácidas. 
Quando a água ácida entra no concreto, pode haver dois tipos de conseqüências. 
Primeiramente, se os sais que serão formados forem insolúveis e expansivos, o 
concreto pode vir a se deteriorar. Para o caso em que os produtos forem solúveis, 
a porosidade do concreto pode aumentar gradativamente, acelerando o processo 
de desgaste do material. (Figura 2) 
 
FIGURA 2: Formação de sais solúveis e insolúveis através dos ácidos. Fonte: HELENE, 2005. 
 
BAUER (2000) ensina que 
“A nocividade dos ácidos varia com sua força. Os ácidos minerais 
fortes, tais como ácido clorídrico, ácido nítrico, ácido sulfúrico, põem em 
solução todos os constituintes do cimento com formação de sais de 
cálcio, de alumínio e de ferro. 
Os ácidos fracos, como, por exemplo, o ácido carbônico, não podem 
formar sais senão com a cal, mas não com a alumina e o óxido de ferro, 
de sorte que os hidróxidos de ferro e de alumínio subsistem.” 
 
A Tabela 5 exemplifica ácidos que formam sais solúveis e insolúveis: 
 
 
 
 
 20
TABELA 5: Ataque ácido ao concreto. 
Fonte: HELENE, 2005. 
 
Todas as águas são agressivas ao concreto. Segundo RIPPER e SOUZA (1998), 
alguns fatores são determinantes para definir se ela será mais ou menos 
agressiva: 
“... quando a água está em movimento, há variação freqüente do nível 
da água, a temperatura da água é superior a 45ºC, a água está poluída 
com produtos químicos ou por esgotos residenciais e as peças de 
concretos são delgadas. (...) 
As águas quimicamente puras, tais como a água da chuva (exceto a 
chuva ácida) e a água de poços em regiões silicosas, não contêm sais 
dissolvidos e, por isto, tendem a agredir o concreto, tornando-o mais 
poroso e diminuindo, consequentemente, a sua resistência.” 
 Como as águas possuem moléculas muito pequenas, penetram em poros 
extremamente finos. É o principal solvente e, devido à presença de íons e gases 
em algumas águas, estas são capazes de decompor quimicamente um material 
sólido. MEHTA e MONTEIRO ensinam que “a água possui maior temperatura de 
evaporação entre os líquidos comuns, por isso ela permanece líquida dentro de materiais 
ao invés de evaporar e deixar o material seco.” 
 
 21
 22
4.5 Permeabilidade 
A água é essencial para as estruturas de concreto desde o começo do processo, 
onde ela atua hidratando o cimento e dando a trabalhabilidade necessária para 
sua confecção. Com o passar do tempo e de acordo com as condições 
ambientais, a água evaporável do concreto será perdida, deixando os poros 
vazios ou não saturados. Este processo pode criar microfissuras internas ao 
concreto, que seria o caminho que a água percorreu para sua evaporação. Após a 
secagem do concreto, se houver pouca ou nenhuma água evaporável no material, 
este não será passível de fenômenos deletérios relacionados à água. 
Permeabilidade, segundo MEHTA e MONTEIRO, é definida como “a propriedade que 
governa a taxa de fluxo de um fluido para o interior de um sólido poroso”. 
 
4.5.1 Permeabilidade do concreto 
O concreto é necessariamente um material poroso. A interação entre pasta de 
cimento e agregados produz uma zona de transição no concreto. A exsudação 
será alterada de acordo com o tamanho e a granulometria dos agregados, 
alterando a resistência nestes pontos. Por exemplo, na fase de hidratação do 
concreto, a transição entre os materiais é fraca à fissuração, devido à retração do 
material e às cargas aplicadas. Por isso a permeabilidade é maior em materiais 
compostos por agregados, do que na pasta de cimento. Estas fissuras da fase de 
transição são mais largas que a da pasta de cimento, aumentando a 
permeabilidade do concreto como um todo. 
Tanto a resistência do material quanto a sua permeabilidade estão associadas 
através da porosidade capilar, de acordo com a Figura 3, e são inversamente 
proporcionais. Existem várias formas para reduzir a permeabilidade do concreto: 
reduzir a relação água/cimento, lançar o material de acordo com procedimentos 
normativos, controlar o processo de cura rigorosamente, controlar o tamanho e a 
granulometria do agregado, impedir aplicação de cargas em fases prematuras, 
etc. Todas essas recomendações previnem o aparecimento de microfissuras 
internas na zona de transição, fazendo com que o material possua uma menor 
permeabilidade. 
 
 
FIGURA 3: Influência da relação água/cimento e do grau de hidratação sobre a resistência e a 
permeabilidade. Fonte: MEHTA e MONTEIRO, 1994. 
 
4.6 Classificação das Causas da Deterioração do Concreto 
As causas físicas de deterioração do concreto são classificadas, de acordo com 
MEHTA e MONTEIRO, citando GERWICK, pela Figura 4. 
De acordo com a Figura 4, as causas químicas de deterioração do concreto 
podem ser classificadas em três categorias: 
• Hidrólise dos componentes da pasta de cimento por água pura 
• Trocas iônicas entre fluidos agressivos e a pasta de cimento 
• Reações causadoras de produtos expansíveis (expansão por sulfatos, 
reação álcali-agregado, corrosão da armadura do concreto). 
 23
FIGURA 4: Causas físicas da deterioração do concreto. Fonte: MEHTA e MONTEIRO, 2008. 
 
4.7 Deterioração por Desgaste Superficial 
Existem três processos que provocam o desgaste superficial do material, fazendo 
com que ele perca massa: 
• Por abrasão: desgaste por atrito seco (desgaste por tráfego de veículos) 
• Por erosão: desgaste pela ação abrasiva de fluidos com partículas sólidas 
(vertedouros, tubulação para transporte de água e esgoto, etc.) 
• Por cavitação: desgaste pela ação de bolhas de vapor. À medida que fluem 
na água e entram em uma região de maior de maior pressão, elas 
implodem com grande impacto pela entrada de água a alta velocidade nos 
espaços antes ocupados pelo vapor, causando severas erosões 
localizadas. 
O concreto é um material sensível ao desgaste superficial, pois seus constituintes 
não possuem alta resistência ao desgaste. Este processo se agrava quando a 
pasta de cimento possui uma baixa resistência e alta porosidade e o agregado 
não é resistente ao desgaste. A Figura 5 nos mostra a relação entre fator 
água/cimento e a resistência do concreto à abrasão. De acordo com as 
conclusões do Comitê 201 do American Concrete Institute, citadas por MEHTA e 
MONTEIRO, para obter resistência à abrasão em superfícies de concreto, a 
 24
resistência à compressão do concreto deve ser no mínimo de 28 MPa. Uma 
resistência adequada pode ser obtida utilizando uma baixa relação água/cimento, 
granulometria apropriada de agregados graúdos e miúdos e baixa consistência 
para lançamento e adensamento. 
 
FIGURA 5: Influência da relação água/cimento e tipo do agregado da deterioração por abrasão-
erosão no concreto. Fonte: MEHTA e MONTEIRO, 1994. 
 
Fluidos com sólidos em suspensão, pela ação de colisão, escorregamento ou 
rolagem das partículas, causarão o desgaste superficial. O material vai se 
desgastar em função de vários fatores, como porosidade e resistência do 
concreto, além de algumas características dos sólidos em suspensão, como sua 
velocidade, tamanho, quantidade, massa específica e dureza. Para condições de 
graves erosões, recomenda-se a utilização de agregados com alta dureza, que o 
concreto possua aos 28 dias uma resistência à compressão mínima de 41 MPa, 
além de ser feito o processo de cura correto antes de se colocar a estruturaativa. 
Algumas ações podem ser tomadas para aumentar a durabilidade do concreto à 
abrasão ou erosão. Como o desgaste é superficial, o concreto na superfície deve 
ser de alta qualidade, evitando a nata (camada de finos de cimento e agregado). 
Os pavimentos e pisos industriais, sujeitos a altos carregamentos, devem ser 
devidamente projetados para obterem uma boa camada superficial, feita com uma 
baixa relação água/cimento e agregados de alta dureza. A adição de alguns 
materiais nesta camada superior pode melhorar o desempenho ao desgaste, 
como endurecedores minerais e/ou químicos, ou a utilização de concretos 
 25
 26
especiais (por exemplo, com fibras de aço). Podemos citar como opções, aditivos 
de látex ou superplastificantes e microssílicas. 
Um concreto de qualidade, que atenda às condições de durabilidade à abrasão ou 
erosão, não será eficaz para o desgaste por cavitação. Para solucionar problemas 
devido à cavitação deve-se optar por remover a causa do desgaste. 
 
4.8 Cristalização de Sais nos Poros 
Algumas estruturas, quando submetidas à perda de umidade, por um lado, e que 
estiverem em contato, do outro lado, por soluções contendo sal, podem se 
deteriorar pela cristalização dos sais nos poros. O grau de deterioração será 
medido de acordo com a localização da cristalização, determinada pela taxa de 
água que evapora e a taxa de sal que entra na microestrutura. Para taxas de 
evaporações menores que as taxas de fornecimento de água, a cristalização do 
sal ocorrerá na superfície externa, sem causar danos à estrutura. 
Quando a taxa de migração da solução de sal dentro do material é mais lenta que 
a velocidade de reposição, a cristalização do sal ocorrerá internamente à 
estrutura, o que pode resultar em uma expansão do material, causando 
descamamento ou lascamento. 
 
4.9 Ação do Congelamento 
Em lugares onde o clima é mais frio, a estrutura de concreto pode sofrer a ação 
do congelamento, onde a eventual deterioração gera um alto custo de reparo. A 
deterioração do concreto por congelamento pode estar associada à 
microestrutura do material, mas também à ação de condições ambientais 
específicas. 
Os danos mais comuns causados pela ação do ciclo gelo-degelo são as fissuras e 
lascamento do concreto, oriundos da expansão da pasta de cimento. 
 
 27
Uma solução eficiente para reduzir o congelamento do material tem sido a 
incorporação de ar através da utilização de aditivos específicos. 
 
4.10 Efeito do Fogo 
Incluído nos projetos multidisciplinares de Engenharia, está o projeto de combate 
ao incêndio. O fogo é um agente agressivo e perigoso, e as estruturas de 
madeira, aço e plásticos não possuem boa resistência a grandes incêndios. O 
concreto, ao contrário, não é combustível e não emite gases tóxicos quando 
exposto às altas temperaturas, embora seja um compósito, em que cada um de 
seus constituintes vai reagir de forma diferente à ação do fogo. Estruturas em 
concreto suportam temperaturas da ordem de 700 a 800ºC conservando 
resistência suficiente em um tempo hábil para que os resgates sejam feitos sem o 
colapso da estrutura. Essa segurança já não pode ser considerada em estruturas 
de aço, por exemplo. 
Vários fatores são responsáveis pela resistência do concreto ao fogo, dentre os 
quais se destacam: 
• A composição do concreto, pois tanto a pasta de cimento quanto o 
agregado são constituintes que se decompõem com altas temperaturas; 
• A permeabilidade do concreto, o tamanho do elemento e a taxa de 
aumento da temperatura são importantes, pois determinam as pressões 
internas geradas pelos produtos de decomposição gasosa. 
 
4.10.1 Efeito da alta temperatura na pasta de cimento hidratada 
O aumento de temperatura na pasta de cimento hidratada depende do grau de 
hidratação e do estado de umidade. Uma pasta de cimento Portland bem 
hidratada é formada principalmente por silicatos de cálcio hidratados (C-S-H), 
hidróxido de cálcio e sulfoaluminatos de cálcio hidratados. Quando a pasta está 
saturada, ela terá grande quantidade de água livre, água capilar e água 
adsorvida. Com o aumento da temperatura, os tipos de água são perdidos 
 28
rapidamente, e a temperatura do concreto aumentará somente quando toda a 
água evaporável tiver sido removida. 
Quando a taxa de aquecimento for alta e a permeabilidade da pasta de cimento 
for baixa, a presença de grande quantidade de água evaporável pode causar 
danos ao concreto. Estes danos aparecerão sob a forma de lascamentos 
superficiais, ocasionados pela pressão de vapor dentro do material. 
 
4.10.2 Efeito da alta temperatura no agregado 
Algumas características do agregado, como sua porosidade e mineralogia, 
exercem uma importante influência sobre o concreto exposto às altas 
temperaturas. Características como a taxa de aquecimento e dimensão, 
permeabilidade e umidade do agregado, implicarão em uma expansão destrutiva 
do agregado. Quando eles possuem baixa porosidade, podem ficar livres de 
problemas relacionados a movimento da umidade interna. 
Os agregados silicosos que contêm quartzo (granito ou arenito) podem danificar o 
concreto a uma temperatura de 573ºC, pois, nesta temperatura, a transformação 
do quartzo de α para β resulta em uma expansão da ordem de 0,85%. Para 
rochas carbonáticas, situação idêntica ocorre acima de 700ºC, resultado da 
reação de descarbonatação. A transformação de fase do material, a sua 
decomposição térmica e a mineralogia do agregado determinam como o concreto 
vai reagir ao fogo. MEHTA e MONTEIRO (2008) exemplificam que “a mineralogia 
do agregado determina as expansões térmicas diferenciais entre o agregado e a 
pasta de cimento e a resistência última da zona de transição na interface.” 
 
4.10.3 Efeito da alta temperatura no concreto 
Corpos-de-prova de concreto primeiramente com resistência na faixa de 27 MPa, 
submetidos a temperaturas de até 870ºC com curta duração, são avaliados 
segundo a resistência à compressão (Figura 6). A análise é feita segundo o tipo 
de agregado (carbonático, silicoso ou leve de argila expandida) e condições de 
ensaio, divididas em três etapas: corpo-de-prova “aquecido sem prévio 
carregamento e ensaiado quente; aquecido com carregamento equivalente ao 
 29
nível de tensão de ruptura de 40% e ensaiado quente; e ensaiado sem 
carregamento prévio após resfriamento em temperatura ambiente”. (MEHTA e 
MONTEIRO, 2008) 
Para os corpos-de-prova aquecidos sem carregamento prévio e ensaiados 
quentes (Figura 6a), os que contêm agregado de origem carbonática e agregado 
arenoso leve (considerando que 60% do agregado miúdo foi substituído por areia 
natural), conseguem reter mais de 75% da resistência inicial a temperaturas de 
650ºC. Os corpos-de-prova contendo agregados silicosos, a uma mesma 
temperatura, conseguem reter apenas 25% da resistência inicial e conservam 
75% da resistência original apenas até a temperatura de 427ºC. Segundo MEHTA 
e MONTEIRO (2008), 
“o melhor desempenho dos concretos contendo agregado carbonático 
ou agregado leve frente a uma temperatura mais alta de exposição 
pode ser devido à zona de transição na interface mais forte quanto à 
menor diferença nos coeficientes de dilatação térmica entre a matriz 
argamassa e o agregado graúdo.” 
Para os corpos-de-prova aquecidos com carregamento prévio e ensaiados 
quentes (Figura 6b), as resistências superaram em 25% os valores encontrados 
para o ensaio sem o carregamento, mas a superioridade dos concretos 
constituídos por agregados carbonáticos ou leves ainda está em evidência. 
 
Corpos-de-prova sem carga, aquecidos a 650ºC e ensaiados quentes (a), mostram que o concreto 
que contém agregado de calcárioou agregado leve mantém 75% da resistência original, enquanto 
que o concreto contendo agregado silicoso mantém apenas 25% da sua resistência. Quando 
carregados a 40%da sua resistência (b), uma tendência semelhante foi observada, embora todas 
as resistências tenham ficado cerca de 25% mais altas. No entanto, de acordo com a Figura 4c, 
independentemente do tipo de agregado, todos os concretos mostraram considerável perda de 
resistência no resfriamento. 
FIGURA 6: Efeito do tipo de agregado e condições de ensaio sobre a resistência ao fogo. Fonte: 
MEHTA e MONTEIRO, 2008, citando ABRAMS, M.S., Temperature and Concrete, ACI SP-25, pp. 
33-58, 1973. 
 
Já o efeito da mineralogia do agregado na resistência do material (Figura 6c) foi 
reduzido significativamente para corpos-de-prova ensaiados após resfriamento a 
21ºC, provavelmente devido a uma microfissuração da zona de transição na 
interface, resultado de uma retração térmica. “Esta microfissuração provoca um 
 30
 31
efeito mais danoso sobre a resistência à flexão e módulo de elasticidade do que 
sobre a resistência à compressão do concreto”. (MEHTA e MONTEIRO, 2008) 
Para concretos com resistência entre 23 e 45 MPa, a resistência inicial do 
material não influiu significativamente na porcentagem de resistência à 
compressão que o material obtinha após a exposição de altas temperaturas. 
 
4.10.4 Efeito do concreto de alta resistência exposto ao fogo 
Pesquisas demonstram que o concreto de alta resistência possui comportamento 
diferente do concreto de resistência normal. O concreto de alta resistência é mais 
sensível a altas temperaturas, possuindo uma maior tendência de lascamentos 
explosivos. As normas existentes para projeto de incêndio levam em 
consideração o concreto convencional, podendo não ser estas normas adequadas 
à utilização do concreto de alta resistência, pois os procedimentos não 
consideram possibilidade desse processo de lascamento explosivo. Pesquisas 
demonstram que alguns fatores influenciam nesta característica, como as 
condições de carregamento, as dosagens do concreto, a resistência à 
compressão original e o teor de umidade. 
O lascamento do concreto de alta resistência pode reduzir a capacidade estrutural 
e até prejudicar as atividades de combate ao incêndio e resgate. A tendência ao 
lascamento aumenta proporcionalmente com o teor de umidade, com a 
impermeabilidade do concreto, com a tensão de compressão por carregamento 
externo, com a elevação da temperatura, com a distribuição assimétrica de 
temperatura e com a concentração de armaduras e é inversamente proporcional 
às seções transversais. Os mecanismos de lascamento estão associados às 
pressões de vapor, às tensões geradas por cargas térmicas e variações 
volumétricas devido à transformação de fase no agregado. 
O lascamento explosivo tem como principal agente a alta pressão nos poros, já 
que não é um processo comum em concretos secos. Quando surgem fissuras nos 
concretos de alto desempenho, elas diminuem a pressão nos poros, pois o vapor 
passa a ganhar espaço. Os concretos de alto desempenho são mais susceptíveis 
 32
ao desenvolvimento de fissuração frágil e, como conseqüência, ao lascamento 
explosivo quando expostos a altas temperaturas. 
4.11 Deterioração do Concreto por Reações Químicas 
Geralmente a deterioração química do concreto é causada pela reação química 
direta dos agentes externos com os constituintes da pasta de cimento. Mas pode 
ocorrer deterioração química internamente ao concreto, como é o caso da reação 
álcali-agregado (reação entre os álcalis que existem na pasta de cimento com 
alguns minerais reativos do agregado), a hidratação tardia do CaO e MgO 
cristalinos, quando em excesso no cimento Portland, e a formação de etringita 
tardia. 
A fase sólida de um cimento Portland bem hidratado inclui hidratos de cálcio 
relativamente insolúveis (como o C-S-H, CH e C-A-S-H). Esta fase sólida fica em 
equilíbrio estável com a solução dos poros de alto pH. O pH do concreto vai variar 
entre 12,5 e 13,5, de acordo com a concentração de íons de Na+, K+, OH-. Como 
é um meio básico, o concreto estará em desequilíbrio quando exposto a um meio 
ácido. 
Para o concreto, qualquer ambiente com pH menor que 12,5 será agressivo, pois 
a redução da alcalinidade da solução dos poros desestabilizará os produtos de 
hidratação dos materiais cimentícios. Por isso, tanto águas naturais ou águas 
provenientes de indústrias serão agressivas ao concreto. Já a taxa de ataque 
químico ao concreto será função da permeabilidade do concreto e do pH do fluido 
em questão. Para baixas permeabilidades do concreto com pH do agente 
agressivo maior que 6, a taxa de ataque químico será muito lenta para ser 
considerada. Alguns agentes são nocivos ao concreto e diminuem o seu pH 
abaixo de 6: o CO2 livre em águas puras e estagnadas; íons ácidos como SO42- e 
Cl- presentes em águas subterrâneas e marinhas e íons H+ em algumas águas 
industriais. 
Os ataques químicos ao concreto se manifestam através de efeitos físicos 
nocivos (diminuição da resistência, fissuração e lascamento, aumento da 
porosidade e permeabilidade). Os processos químicos e físicos de deterioração 
do concreto podem ocorrer simultaneamente no concreto, podendo um processo 
até desencadear o outro. A Figura 7 mostra a divisão dos processos de 
deterioração do concreto por reações químicas em três subgrupos. Os fenômenos 
mais comuns são: ataque por sulfato, reação álcali-agregado e corrosão das 
armaduras, responsáveis por grande quantidade de deterioração em estruturas de 
concreto. 
A: ataque de água mole no hidróxido de cálcio e C-S-H presentes nos cimentos Portland 
hidratados; 
B(I): solução ácida formando componentes solúveis de cálcio, como cloreto de cálcio, sulfato de 
cálcio, acetato de cálcio ou bicarbonato de cálcio; B(II): soluções de ácido oxálico e seus sais, 
formando oxalato de cálcio; B(III): ataque de longa duração de água do mar enfraquecendo o C-S-
H pela substituição de Ca2+ por Mg2+; 
C: ataque por sulfato formando etringita e gesso, reação álcali-agregado, corrosão da armadura no 
concreto, hidratação de MgO e CaO cristalinos. 
 
FIGURA 7: Tipos de reações químicas responsáveis pela deterioração do concreto. Fonte: 
MEHTA, 2008. 
 
4.11.1 Hidrólise dos componentes da pasta de cimento 
Águas subterrâneas, chamadas também de águas duras, são águas de lagos e 
rios que, como contêm pequenas quantidades de cloretos, sulfatos e bicarbonatos 
de cálcio e de magnésio, não atacam o concreto. Já a água pura da condensação 
da neblina ou do vapor de água e a água mole da chuva ou da neve e do gelo 
derretidos não contêm quase nenhum íon de cálcio. Quando em contato com a 
pasta de cimento, estas águas tendem a hidrolisar ou dissolver os produtos que 
contêm cálcio. A hidrólise da pasta de cimento será interrompida quando a 
 33
 34
solução de contato atingir o equilíbrio químico. Mas no caso de água corrente ou 
de infiltração sob pressão, ocorrerá uma diluição da solução de contato, 
favorecendo a continuidade do processo de hidrólise. 
Um dos constituintes da pasta de cimento mais susceptível ao processo de 
hidrólise é o hidróxido de cálcio, pois possui alta solubilidade em água pura (1230 
mg/l). A hidrólise se manterá até que grande parte do hidróxido de cálcio seja 
eliminada do concreto por meio da lixiviação. Sendo assim, a pasta de cimento se 
torna mais sujeita à decomposição química, gerando géis de sílica e alumina com 
pouca ou nenhuma resistência. 
A lixiviação do hidróxido de cálcio não é prejudicial somente pela perda da 
resistência do concreto, mas proporciona também problemas estéticos. Quando o 
material lixiviado entra em contatocom o ar, interage com o CO2 e forma uma 
crosta esbranquiçada de carbonato de cálcio na superfície da estrutura, 
conhecido como eflorescência. 
 
4.11.2 Reações de troca catiônica 
Existem três tipos de reações deletérias desencadeadas pela troca de cátions. 
Estas reações podem ocorrer entre soluções químicas agressivas e componentes 
da pasta de cimento: 
a) Formação de sais solúveis de cálcio; 
b) Formação de sais de cálcio insolúveis e não expansivos; 
c) Ataques químicos por soluções contendo sais de magnésio. 
a) Formação de sais solúveis de cálcio: As soluções ácidas contendo ânions são 
encontradas com grande freqüência em ambientes industriais, responsáveis pela 
formação de sais solúveis de cálcio. Podemos citar como exemplos efluentes da 
indústria química, que contêm ácido clorídrico, sulfúrico ou nítrico. Ácidos acético, 
fórmico ou lático são encontrados em muitos produtos alimentícios. Águas 
naturais com alta concentração de CO2 e refrigerantes possuem ácido carbônico, 
H2CO3. A troca de cátions entre os constituintes da pasta de cimento Portland e 
as soluções ácidas desencadeia um aumento de sais solúveis de cálcio, como o 
 35
cloreto de cálcio, acetato de cálcio e bicarbonato de cálcio, que são transportados 
por lixiviação. 
A troca de cátions entre o ácido carbônico e o hidróxido de cálcio presentes na 
pasta de cimento Portland hidratada ocorre da seguinte forma: 
Ca(OH)2 + H2CO3 → CaCO3 + 2H2O (1) 
CaCO3+ CO2 + H2O → Ca(HCO3)2 (2) 
Com a precipitação do carbonato de cálcio, que é insolúvel, a primeira reação 
termina, a menos que haja CO2 livre na água. O CO2 vai auxiliar o processo de 
hidrólise do hidróxido de cálcio, transformando o carbonato de cálcio em 
bicarbonato solúvel. Como a equação é reversível, é necessário que exista certa 
quantidade de CO2 para manter a equação em equilíbrio. Se a taxa de CO2 tiver 
acima do necessário pra equilibrar a equação, este excesso será nocivo à pasta 
de cimento. Este teor de CO2 está relacionado com a dureza da água, ou seja, à 
quantidade de cálcio e magnésio na água. 
b) Formação de sais de cálcio insolúveis e não-expansivos: a formação se dá 
através da interação entre ânions presentes em água potencialmente agressivas 
e a pasta de cimento. A reação entre o hidróxido de cálcio e alguns ácidos, como 
o oxálico, fosfórico, tartárico, hidrofluórico, tânico (C76H52O46) ou húmico, é um 
exemplo desse produto. Somente causará dano ao concreto quando esse produto 
for expansivo ou transportado por água. 
c) Ataques químicos por soluções contendo sais de magnésio: efluentes 
industriais freqüentemente possuem bicarbonato, cloreto e sulfato de magnésio, 
assim como as águas marítimas e subterrâneas. No contato com a pasta de 
cimento, estes reagem com o hidróxido de cálcio, originando os sais de cálcio 
solúveis. A solução MgSO4 age agressivamente na pasta de cimento, atacando os 
hidratos contendo alumina. Quando esta solução de magnésio permanece por um 
longo período na pasta de cimento, a reação age no silicato de cálcio hidratado 
(C-S-H), a pasta de cimento vai substituindo o íon de cálcio pelo de magnésio. 
Como produto dessa interação tem-se o silicato de magnésio hidratado, fazendo 
com que o material perca suas características cimentícias. 
 36
4.12 Reações Envolvendo a Formação de Produtos Expansivos 
Ataque por sulfato, hidratação tardia de CaO e MgO livres, reação álcali-agregado 
e corrosão da armadura do concreto são as principais reações químicas 
expansivas. Estas reações podem, a princípio, não causar nenhum problema à 
estrutura, mas o aumento das tensões internas pode ocasionar problemas 
patológicos graves à estrutura. 
4.12.1 Ataque por sulfato 
Não é difícil encontrar águas potencialmente deletérias ao concreto por efeito de 
sulfatos. O sulfato está presente em muitos tipos de solo na forma de gipsita 
(CaSO4 . 2H2O) em pequenas quantidades, sendo inofensivo ao concreto. A 
concentração de sulfatos em águas subterrâneas aumenta devido à presença 
sulfato de magnésio, sódio e potássio. Em águas agrícolas, é freqüente a 
ocorrência de sulfato de amônia. Ácido sulfúrico pode estar presente em efluentes 
de fornos (combustível com alto teor de enxofre) e de indústria química. Através 
da decomposição de matéria orgânica em pântanos, poços de mineração e 
tubulação de esgoto, o gás H2S é formado e, reagindo com bactérias, forma o 
ácido sulfúrico. 
O ataque por sulfato se manifesta na forma de expansão e fissuração do 
concreto, ou pela diminuição progressiva de resistência e perda de massa. 
Através das fissuras, os agentes deletérios entram no material com uma maior 
facilidade, acelerando o processo de deterioração. 
Reações químicas no ataque por sulfato 
Quando o cimento Portland hidratado possui alumina (C3A), o concreto estará 
mais vulnerável à ação de sulfatos. Para uma concentração maior que 5% de C3A 
potencial, a alumina estará na forma de monossulfato hidratado (C3A. CS.H18). Se 
a concentração ultrapassar 8%, os produtos hidratados conterão C3A. CH.H18. 
Quando o hidróxido de cálcio da pasta de cimento hidratada entra em contato 
com os íons sulfato, os hidratos que contêm alumina se transformam em etringita 
(C3A. 3CS.H32), de acordo com a equação abaixo: 
C3A. CH.H18 + 2CH + 3S + 11H → C3A. 3CS.H32 (etringita) (3) 
 37
C3A. CS.H18 + 2CH + 2S + 12H → C3A. 3CS.H32 (etringita) (4) 
O efeito de expansão causado pela formação de etringita pode ser conseqüência 
da pressão exercida pelo crescimento dos cristais oi pela adsorção de água em 
meio alcalino. 
O hidróxido de cálcio e o C-S-H na pasta de cimento hidratado podem se 
transformar em gipsita, variando com os cátions da solução de sulfato (Na+, K+, 
Mg2+), de acordo com a equação abaixo: 
Na2SO4 + Ca(OH)2 + 2H2O → CaSO4. 2H2O + 2NaOH (5) 
(o subproduto hidróxido de cálcio garante a alcalinidade necessária para 
estabilizar o produto da hidratação, C-S-H) 
MgSO4 + Ca(OH)2 + 2H2O → CaSO4. 2H2O + Mg(OH)2 (6) 
(os subprodutos são a gipsita e hidróxido de magnésio, que é insolúvel e reduz a 
alcalinidade do sistema) 
3MgSO4 + 3CaO. 2SiO2. 3H2O + 8H2O → 3(CaSO4. 2H2O) + 3Mg(OH)2 + 2SiO2. 
H2O (7) 
(não contendo íons hidroxila na solução, o C-S-H também é atacado pelo sulfato) 
 
Formação de etringita tardia (DEF) 
A formação de etringita tardia ocorre quando a fonte de íons de sulfato é interna 
ao concreto. Esse fenômeno irá ocorrer quando o concreto for confeccionado com 
um cimento com alto teor de sulfato ou quando o agregado estiver contaminado 
com gipsita. (Figura 8). 
 
A expansão na pasta causada pela formação de etringita tardia origina fissuras na pasta e na 
interface pasta-agregado. Subseqüentemente, a etringita se recristaliza nas fissuras a partir de 
cristais submicroscópicos dispersos ao longo de toda a pasta de cimento. 
 
FIGURA 8: (a) Representação diagramática da expansão de argamassa ou concreto causada pela 
formação de etringita tardia. (b) Micrografia obtida por microscopia eletrônica de varredura de uma 
argamassa atacada por DEF. Fonte: MEHTA e MONTEIRO, 2008. 
 
A Figura 9 ilustra a formação de etringita tardia, em conseqüência alta 
permeabilidade do concreto, por onde o sulfato tardio é liberado e transportado 
pelo concreto por meio da água. 
 
FIGURA 9: Enfoque holístico para expansão e fissuração por formação de etringita tardia. Fonte: 
MEHTA e MONTEIRO, 2008. 
 38
 39
Controle do ataque por sulfato 
Os fatores que influenciam o ataque por sulfato são: a quantidade e natureza do 
sulfato (sua concentração); o nível da água e sua variação sazonal; porosidade do 
solo e o fluxo da água subterrânea; a formade construção e a qualidade do 
concreto (tipo de cimento empregado). Como é impossível impedir que a água 
com sulfato entre em contato com o concreto, a única forma de controlar o ataque 
de sulfato é atuando na qualidade do concreto, ou seja, na permeabilidade do 
material. 
Segundo HELENE, “concretos de baixa permeabilidade, com baixa relação 
água/cimento, bem adensados e bem curados, são pouco suscetíveis de serem 
atacados por sulfato”. 
Estruturas de concreto submetidas totalmente à ação da água com sulfato (como 
fundações e estacas) serão menos prejudicadas que estruturas que estão sujeitas 
à evaporação da água por pelo menos uma das faces (como muros de arrimo ou 
galerias). 
Favorecer a baixa permeabilidade do concreto será primordial para a proteção ao 
ataque por sulfeto. Para garantir essa baixa permeabilidade devemos garantir 
uma espessura adequada para a peça de concreto, utilizar um alto consumo de 
cimento e uma baixa relação água/cimento, adensar e curar o concreto de acordo 
com especificações técnicas. A utilização de cimento resistente à ação de sulfato 
ou compostos pode amenizar os efeitos advindos de fissurações devido à 
retração, congelamento, corrosão da armadura ou outro fenômeno de 
deterioração do concreto. (Figura 10). 
 
A deterioração do concreto devido a ataque por sulfato pode ser controlada pelo consumo de 
cimento (A/C), tipo de cimento e aditivos minerais. Os resultados de um estudo de longo prazo 
com corpos-de-prova de concreto expostos a solo sulfatado (contendo 10% de Na2SO4) em 
Sacramento, Califórnia, revelaram (figura à esquerda) que a baixa permeabilidade do concreto 
(alto consumo de cimento) era mais importante na redução da taxa de deterioração do que o teor 
de C3A no cimento. A figura à direita mostra que, no caso de um cimento Portland com alto teor de 
C3A, a adição de aditivos minerais (cinzas volantes) oferece uma alternativa pra controlar o ataque 
por sulfato, reduzindo o teor efetivo de C3A no material cimentício total. 
 
FIGURA 10: Efeitos do tipo e consumo de cimento e da adição de cinzas volantes sobre o ataque 
por sulfato ao concreto. Fonte: MEHTA e MONTEIRO, 2008. 
 
4.12.2 Reação álcali-agregado 
Os álcalis presentes na pasta de concreto, junto com íons hidroxila e alguns 
minerais silicosos podem reagir fissurando o concreto devido à expansão 
provocada, além da perda de resistência e módulo de deformação. Esta reação 
química é conhecida como reação álcali-agregado ou álcali-sílica (RAS). 
Esta é uma patologia muito comum em estruturas de concreto, especialmente 
aquelas que se encontram em ambientes úmidos, como pilares de pontes, 
barragens e quebra-mares. A intensidade desta manifestação será função da 
quantidade dos agentes, do tamanho e tipo dos agregados, da presença de 
umidade e da temperatura do ambiente. 
 40
 41
Cimentos e agregados que contribuem para a reação álcali-agregado 
Os álcalis presentes no cimento Portland têm origem em sua fabricação. A 
quantidade de Na2O presente no cimento varia entre 0,2 e 1,5%, e determina o 
pH dos concretos, geralmente entre 12,5 e 13,5, sendo um material alcalino. 
Cimentos que contenham mais de 0,6% de Na2O, cimentos de alta alcalinidade, 
quando em contato com agregados reativos, podem gerar uma grande expansão 
devido à reação álcali-agregado. Já os cimentos com menos de 0,6% de Na2O 
são considerados inofensivos ao concreto em função da reação álcali-agregado, 
independentemente se o agregado é reativo ou não. No caso em que a estrutura 
utiliza um consumo muito alto de cimento, mesmo valores menores que 0,6% de 
Na2O podem desencadear a patologia. 
A concentração de íons hidroxila, devido à grande quantidade de hidróxido de 
cálcio na pasta de cimento hidratada, permanece alta mesmo para cimentos de 
baixa alcalinidade. Conseqüentemente, a expansão será função da pequena 
quantidade de íons alcalinos, a não ser que exista outra fonte de íons, como 
aditivos ou adições contendo álcalis, agregado contaminado por água do mar e 
sal, solução de degelo contendo cloreto de sódio que possa estar presente no 
concreto. 
O agregado reativo, que contém silicatos, sílica hidratada, filitos, quartzitos, 
formas amorfas ou minerais de sílica, pode reagir com as soluções alcalinas em 
função do tempo, da temperatura e do tamanho das partículas. Alguns minerais 
são considerados inofensivos à reação álcali-agregado, como feldspatos, 
anfibólios, micas, quartzo, piroxênios (constituintes do granito, gnaisse, xisto, 
arenito e basalto). Outros minerais, como a opala, obsidiana, cristobalita, tridimita, 
calcedônia, chert, andesita, riolito e quartzo tensionado ou metamórfico, são 
considerados reativos ao concreto, em ordem decrescente de reatividade. A 
Tabela 6 mostra uma tabela com os constituintes responsáveis pela deterioração 
do concreto pela reação álcali-agregado. 
 
 
 
TABELA 6: Rochas, minerais e constituintes sintéticos reativos deletérios. 
Fonte: MEHTA, 2008. 
Mecanismos de expansão 
De acordo com o grau de desordem na estrutura do cristal do agregado, do 
tamanho do grão e da porosidade, formam-se géis silicatos alcalinos na presença 
de hidroxila e íons alcalinos. Quando esse gel entra em contato com a água, 
expande-se pela absorção de uma grande quantidade de água por osmose. 
Quando o grau de restrição do sistema é baixo, pode-se desenvolver uma 
pressão hidráulica suficiente para gerar uma expansão e fissuração das partículas 
afetadas do agregado e da pasta de cimento em torno do agregado. 
Os géis, solúveis em água, se deslocam dentro do agregado e do concreto 
através de microfissurações. A água contínua no concreto faz com que essas 
microfissurações se estendam até a superfície do concreto, conhecido como 
fissuras mapeadas. 
Nem sempre a fissuração é sintoma somente da reação álcali-agregado. A 
principal causa da fissuração deve ser investigada cautelosamente, analisando 
 42
 43
também se houve um aumento de tensões internas nos concreto, qual a 
dimensão e o tipo de agregado utilizado ou a própria composição química do gel 
formado. 
Controle de expansão 
Os principais fatores que desencadeiam a reação álcali-agregado são: 
• o teor de álcalis no cimento e o consumo de cimento do concreto; 
• a presença de íons alcalinos devido a outras fontes, como aditivos, adições 
e agregados contaminados com sal, além da penetração da água do mar 
ou solução de sais de degelo no concreto; 
• características dos constituintes reativos do agregado, como a quantidade, 
dimensão e reatividade; 
• presença de água na estrutura de concreto e a temperatura do ambiente. 
Se existirem somente íons alcalinos no cimento e houver a suspeita de 
constituintes reativos no agregado, a melhor forma de prevenir a reação álcali-
agregado é utilizando um cimento Portland de baixa alcalinidade (com menos de 
0,6% de Na2O). 
Quando houver a necessidade de utilizar no concreto areia de praia ou areia e 
cascalho retirados do mar, deve-se ter o cuidado de lavá-los com água doce para 
garantir que o teor alcalino total da composição cimento e agregado não exceda 
3kg/m3. No caso da indisponibilidade de cimento Portland de baixa alcalinidade, 
pode-se reduzir o teor de álcalis no concreto substituindo parte do cimento de alta 
alcalinidade por adições cimentícias ou pozolânicas, como a escória de alto forno 
moída, sílica ativa ou cinza volante. Os álcalis que estão presentes em escórias e 
pozolanas naturais são insolúveis em ácido e provavelmente não vão reagir com 
o agregado. 
No caso de adições pozolânicas, além da diminuição do teor efetivo de álcalis, o 
resultado é um produto menos expansivo com alta reação sílica/álcalis.Outra opção para diminuir a expansão do concreto é amenizar a reatividade do 
agregado reativo, substituindo parte dele, cerca de 30%, por calcário ou outro 
 44
agregado não reativo, quando economicamente viável. Como a presença de água 
contínua é essencial para a expansão deletéria do concreto, excluí-la do concreto 
pode fazer com que não ocorra a reação álcali-agregado, mesmo na presença de 
agregados reativos e alta alcalinidade do cimento. 
Hidratação de MgO e CaO cristalinos 
A grande quantidade de MgO e CaO no cimento hidrata, podendo expandir e 
fissurar o concreto. Esta reação expansiva ocorre quando o óxido de magnésio 
cristalino estiver na forma de pericálcio, para variações de temperatura do 
clínquer abaixo de 1400ºC. É uma hidratação lenta, que pode levar o concreto já 
endurecido à fissuração. Para o CaO, a reação expansiva ocorre quando a cal 
livre é hidratada, sendo um fenômeno menos comum devido à pequena 
porcentagem na composição do cimento. 
Por isso, deve ser feito um controle da quantidade destes elementos no cimento. 
A Standard Specification for Portland Cement (ASTM C 150), exige um teor 
máximo de 6% de MgO no cimento. Já o teor de CaO livre ou não combinado no 
clínquer raramente excede 1%, de acordo com os controles de qualidade 
melhores na fabricação do clínquer do cimento Portland. 
 
4.13 Corrosão do Aço de Armadura no Concreto 
O processo de corrosão só é possível na presença simultânea de um eletrólito, 
uma diferença de potencial e do oxigênio. O concreto armado, concreto 
protendido ou qualquer peça metálica embutida nas estruturas de concreto são 
susceptíveis à corrosão, uma das principais causas de deterioração das 
estruturas. 
Para HELENE, 
“A corrosão de armaduras é um processo eletroquímico que provoca a 
desagregação (oxidação) do aço no concreto. Os fatores que afetam 
este fenômeno estão associados essencialmente às características do 
concreto, ao meio ambiente e à disposição das armaduras nos 
componentes estruturais afetados.” 
A durabilidade das estruturas é extremamente dependente da qualidade do 
concreto e da espessura do cobrimento. Quando o aço estiver protegido por esta 
devida camada, definida em projeto, e o concreto for pouco permeável, é 
esperado que não ocorra a corrosão do aço. Na prática não é o que acontece, 
pois mesmo executado corretamente, a incidência de produtos químicos usados 
para degelo ou mesmo o ambiente marinho pode acelerar esse processo de 
deterioração do aço. Além disso, o controle eficiente da fissuração do concreto é 
essencial, pois evita a evolução da corrosão do aço por meio dessas pequenas 
aberturas. Valores entre 0,2 mm e 0,4 mm são aceitáveis, de acordo com 
exigências de durabilidade. 
Em atmosferas urbanas e industriais, o ar pode estar contaminado com altos 
níveis de agentes agressivos ao concreto, como óxido de enxofre (SO2 e SO3), 
dióxido de carbono (CO2), gás sulfídrico (H2S), gás de amônia (NH3), íons sulfetos 
(S--), íons cloreto (Cl-), entre outros. Os íons Cl- e SO4- são agentes que 
desencadeiam o processo de corrosão, mesmo quando o aço estiver protegido 
pela camada de hidróxido de cálcio. 
Os danos causados pela corrosão das armaduras em estruturas de concreto se 
manifesta na forma de expansão, fissuração paralela à direção do reforço e 
eventual lascamento da camada de cobrimento (Figura 11). Em estruturas com 
alto teor de umidade, os sintomas da corrosão podem apresentar-se através de 
manchas de óxido na superfície do concreto. Além disso, pode-se desencadear a 
perda de aderência do aço com o concreto como também a perda de seção 
transversal da barra de aço, afetando a capacidade portante da estrutura. 
FIGURA 11: Representação esquemática das patologias típicas observadas em vigas de concreto 
armado afetadas por corrosão. Fonte: HELENE, 2005. 
 
 45
 46
4.13.1 Mecanismos de deterioração do concreto por corrosão da armadura 
O fenômeno de corrosão é encontrado com freqüência em concreto que tenha 
como características uma baixa qualidade, alta relação água/cimento e alta 
permeabilidade, além dos componentes estruturais que são afetados pela 
umidade e ciclos de molhagem. O concreto protege a armadura através de sua 
alcalinidade, pH > 12,5, condição conhecida como passividade. 
Processo eletroquímico 
Um dos processos de corrosão se dá através do processo eletroquímico (onde 
ocorre reação de oxi-redução). É um processo que requer pelo menos a presença 
de quatro elementos: um ânodo (onde ocorre a oxidação do aço), um cátodo 
(onde ocorre a reação de redução), um condutor elétrico (por onde os elétrons 
liberados pelos ânodos serão conduzidos até os cátodos, onde serão 
consumidos) e um eletrólito (onde irão ocorrer as reações). Este processo de 
corrosão, que formam células de corrosão, pode ser gerado de duas formas: 
• Células de composição podem se formar quando existem dois metais 
diferentes (como o aço e o alumínio) dentro do concreto, ou quando há 
variações significativas na superfície do aço; 
• Células de concentração podem se formar em volta da armadura devido à 
diferença de concentração de íons dissolvidos (como álcalis e cloretos). 
A conseqüência disso é que uma parte do metal se torna anódica e a outra 
catódica. As respectivas reações químicas que se desenvolvem estão descritas 
abaixo e na Figura 12: 
Ânodo: Fe (ferro metálico) → 2e- + Fe2+ → FeO.(H2O)x (produto de corrosão) (8) 
Cátodo: ½ o2 + H2O + 2e- → 2(OH)- → FeO.(H2O)x (produto de corrosão) (9) 
A corrosão do aço é um processo bastante expansivo, pois a transformação de 
ferro metálico em ferrugem (produto da corrosão), pode aumentar o volume do 
material da ordem de até 600% em relação ao metal original (Figura 12c). Essa 
expansão é uma das principais causas de expansão e fissuração do concreto. Os 
produtos de aço e ferro comum possuem uma camada fina de óxido de ferro, que 
se torna impermeável e bem aderente à superfície do aço em um meio alcalino, 
tornando o aço passivo à corrosão. Isso significa que, até que o aço tenha sido 
despassivado, não ocorrerá a corrosão. 
“A Figura (a) mostra que a deterioração do concreto devida à corrosão da armadura se 
manifesta na forma de expansão, fissuração e perda (destacamento) de cobrimento. A perda 
de aderência entre o aço e o concreto e a redução da seção transversal da armadura podem 
levar a uma falha estrutural. A Figura (b) ilustra o processo eletroquímico de corrosão do aço 
em um concreto úmido e permeável. A célula galvânica é caracterizada por um processo 
anódico e um processo catódico. O processo anódico não ocorre sem que o filme de óxido de 
ferro protetor ou passivo seja removido em um ambiente ácido (por exemplo, carbonatação do 
concreto) ou se torne permeável pela ação de íons Cl-. O processo catódico não pode ocorrer 
sem que haja quantidades suficientes de oxigênio e de água na superfície do aço. A 
resistividade elétrica do concreto é também reduzida na presença de umidade e de sais. A 
Figura (c) indica que, dependendo do estado de oxidação, a corrosão do ferro metálico pode 
resultar no aumento do volume sólido em até seis vezes.” 
 
FIGURA 12: Expansão e fissuração do concreto devidas à corrosão da armadura. Fonte: MEHTA, 
2008. 
 
Quando na ausência de íons cloreto na solução, o filme de óxido de ferro é 
considerado estável em concretos com pH acima de 11,5. Quando alguns fatores 
diminuem o pH do concreto (por exemplo, a alta permeabilidade), isso faz com 
que os álcalis e boa parte do hidróxido de cálcio sejam carbonatados ou lixiviados 
 47
 48
e com que a passividade do aço seja destruída, fornecendo condições para a 
corrosão. 
Quando existirem íons cloreto, dependendo da relação