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0 PATOLOGIA DAS CONSTRUÇÕES CAPÍTULO 5 PROFESSOR: RENATO OLIVEIRA FONSECA 1 Sumário 5 APRESENTAÇÃO DE TÉCNICAS E MATERIAIS DESTINADOS À REPARO, RECUPERAÇÃO E REFORÇO DAS EDIFICAÇÕES 2 5.1 Presença de água: impermeabilização 2 5.2 Eliminação de infiltração proveniente de pressão hidrostática 6 5.2.1 Eliminação de infiltração com argamassas cristalizantes 7 5.2.1.1 PENETRON (fornecedor Penetron) 7 5.2.1.2 XYPEX (fornecedor MC-Bauchemie) 10 5.2.2 Eliminação de infiltração com o uso de injeção flexível 13 5.2.3 Eliminação de infiltração com o uso de aditivos cristalizantes 19 5.2.3.1 Penetron Admix (fornecedor: Penetron) 19 5.2.3.2 Xypex Admix (fornecedor: MC-Bauchemie) 20 5.3 Eliminação de infiltração proveniente de percolação 21 5.3.1 Impermeabilização com manta asfáltica 21 5.3.1.1 Impermeabilização com manta asfáltica – Juntas de dilatação e acabamento vertical 26 5.4 Materiais utilizados para recuperação de estruturas com corrosão das armaduras 28 5.4.1 Armadura com corrosão - reparo localizado 28 5.4.2 Armadura com corrosão – Proteção Catódica 34 5.5 Reforço em estruturas de concreto 35 5.5.1 Reforço com o uso de chapas e perfis metálicos 36 5.5.2 Reforço com o uso de fibras de carbono 37 5.5.3 Reforço com alteração da seção ou inclusão de armadura 40 5.5.3.1 Lajes 40 5.5.3.2 Vigas 40 5.5.3.3 Pilares 42 2 5 Apresentação de técnicas e materiais destinados à reparo, recuperação e reforço das edificações Os materiais a serem utilizados na correção dos danos patológicos existentes devem ser devidamente estudados, analisando-se alguns pontos: – Custo; – Durabilidade; – Mão de obra necessária; – Características do local. 5.1 Presença de água: impermeabilização Impermeabilização é definida como os procedimentos técnicos necessários para proteger as construções contra a infiltração da água. Figura 5.1. Presença da água nas edificações A presença da água nas edificações pode provocar uma série de problemas, desde os mais simples como uma mancha em pintura, aos mais complexos como infiltrações em galerias de cabos elétricos onde grandes acidentes podem ser provocados, inclusive o risco à vida humana. 3 A impermeabilização ideal é aquela planejada desde a concepção da edificação, onde um conhecimento prévio do problema proporciona uma solução adequada e funcional. Muitas vezes após a obra concluída, passa-se para a aplicação de um processo de impermeabilização que nem sempre atenderá à necessidade. As principais fontes de infiltrações de água nas edificações podem ser resumidas como abaixo: • Infiltração proveniente do solo: é a água existente no solo, aderida ao mesmo e absorvida por suas partículas, que agem nos materiais da construção por contato lateral ou capilaridade. Essa água pode ser proveniente de lençol freático, vazamento de tubulações subterrâneas e umidade natural do solo; • Infiltração proveniente de agentes atmosféricos: pode advir de chuvas e outras intempéries e da condensação (formação de água no estado líquido sobre uma superfície mais fria do que o ambiente); • Infiltração proveniente de ambiente físico externo à edificação: pode ser proveniente de desnível com o arruamento e outras obras, da falta de drenagem superficial e da proximidade com outras estruturas; • Infiltração proveniente de ambientes fisicos internos à edificação: pode ser advinda de vazamentos, infiltração, falta de ventilação, falta de insolação, capilaridade dos materiais e falhas de projeto. De modo geral a água pode penetrar a edificação por uma das maneiras descritas a seguir: a) Pressão hidrostática: A água confinada atravessa fissuras, trincas e rachaduras existentes nos materiais e nas estruturas. Exemplos: • Infiltração de água em subsolos devido à presença de lençol freático (Figura 5.2 e Figura 5.4); 4 Figura 5.2. Infiltração de água em subsolo devido ao lençol Figura 5.3. Infiltração de água em subsolo devido à subpressão do lençol • Infiltração em lajes de fundo e laterais de piscinas ou reservatórios (Figura 5.4). Figura 5.4. Infiltração de água em piscinas e reservatórios 5 b) Percolação: O escoamento da água se dá pela ação da força da gravidade em uma determinada direção, livre de qualquer outro tipo de pressão; Exemplos: • Infiltração de água em juntas de dilatação (Figura 5.5); Figura 5.5. Infiltração de água em junta de dilatação • Infiltração de água em lajes de cobertura (Figura 5.6); Figura 5.6. Infiltração de água em laje de cobertura c) Capilaridade: O escoamento da água se dá pela ação da tensão superficial, que faz com esta seja transportada até acima do nível estático. Exemplos: • Infiltração de água na parte inferior de alvenarias (Figura 5.7) 6 Figura 5.7. Infiltração de água na porção inferior da alvenaria – capilaridade Figura 5.8. Infiltração de água na porção inferior da alvenaria – capilaridade Logicamente as boas regras e práticas construtivas podem de maneira efetiva evitar problemas de infiltração como os descritos nos itens anteriores. Mas a partir do momento da instalação do problema, ações de recuperação devem ser tomadas a fim de evitar maiores danos à edificação e a seus ocupantes. 5.2 Eliminação de infiltração proveniente de pressão hidrostática Como comentado anteriormente, a água confinada atravessa fissuras, trincas e rachaduras existentes nos materiais e nas estruturas, provocando lixiviação dos materiais da hidratação do cimento, alterando o PH do concreto, proporcionando o inicio do processo de corrosão das armaduras. No caso de reservatórios ou tanques em concreto armado, a impermeabilização interna é mais efetiva, pois o elemento impermeabilizante atua “recebendo” a 7 pressão hidrostática. Esse tipo de impermeabilização é chamada de “impermeabilização por pressão positiva”. Nos casos onde existem restrições de acesso interno ao reservatório ou tanque, ou impossibilidade de efetuar seu esvaziamento, o processo de eliminação exige técnicas especificas de impermeabilização. 5.2.1 Eliminação de infiltração com argamassas cristalizantes 5.2.1.1 PENETRON (fornecedor Penetron) O Penetron é um material de impermeabilização por cristalização integral, aplicado superficialmente, que impermeabiliza e protege o concreto em profundidade. Ele consiste de cimento Portland, areia de quartzo especialmente tratada e compostos químicos ativos. Quando o Penetron é aplicado na superfície do concreto, os componentes químicos ativos reagem com os compostos da pasta de cimento e com a umidade presente nos capilares do concreto para formar uma estrutura cristalina insolúvel. Esses cristais preenchem os poros e fissuras de retração do concreto para prevenir qualquer ingresso de água, mesmo sob pressão. Principais características informadas pelo fabricante: • Torna-se parte integrante do concreto, resultando em uma estrutura resistente e durável. O Penetron não deve ser confundido com uma pintura ou membrana; • Penetra profundamente e sela os vazios capilares e fissuras de retração no concreto; • Pode ser aplicado na face positiva ou negativa do concreto; • As propriedades de impermeabilização e resistência química se mantêm intactas mesmo se a estrutura for danificada; • Altamente eficaz contra pressões hidrostáticas elevadas; • Fácil de aplicar; • Não pode ser separado nas juntas, rasgado ou perfurado; • Sela fissuras até 0,4 mm de abertura. Não se limita a disfarçar ou cobrir as fissuras; •Permite a respiração do concreto, evitando o acúmulo de vapor e deixando o concreto completamente seco; 8 • Resistente aos ataques químicos - pH de 3 a 11 em contato permanente, e pH de 2 a 12 em contato esporádico - e assegura uma vasta gama de proteção contra os ciclos de gelo-degelo, águas subterrâneas agressivas, água do mar, carbonatos, cloretos, sulfatos e nitratos; • Pode ser aplicado em concreto úmido ou durante a fase plástica; • Não é tóxico. Aprovado para aplicações em água potável (NSF 61). Um procedimento básico para eliminação de infiltração com uso do produto Penetron, pode ser observado a seguir: 1º) Realizar limpeza superficial do concreto para remoção de impurezas e abertura da porosidade superficial através de lixamento mecânico. As superfícies de concreto a serem tratadas com Penetron devem estar limpas e livres de pasta de cimento, pinturas ou vernizes ou outro material que prejudique o desempenho da cristalização. As superfícies devem ter um sistema capilar aberto para permitir a aderência e absorção do sistema Penetron. Onde a superfície estiver muito lisa para a aplicação do Penetron, recomenda-se o uso de processos mecânicos para a abertura da porosidade; Figura 5.9. Fissura e infiltração 2º) Ao longo das fissuras, abrir uma canaleta de 25 x 25 mm (ou com maiores dimensões caso sejam detectados vazios no concreto) através de talhadeira ou ponteiro. Limpar as superfícies de concreto apicoadas e saturar com bastante água a região da canaleta. PAREDE EM CONCRETO FISSURA 9 Figura 5.10. Abertura de canaleta ao longo da fissura 3º) Tamponar a infiltração com argamassa de peça rápida Waterplug (Ref. Penetron), com consumo de 0,7kg/m. Adicionar pouca água ao Waterplug, devendo a argamassa preparada apresentar consistência seca. Figura 5.11. Tamponamento da infiltração no fundo da canaleta. 4º) Após o tamponamento, aplicar sobre a superfície do Waterplug saturada porém com a superfície seca e laterais da canaleta, uma demão de Penetron (0,7kg/m²) (Ref. Penetron) como ponte de aderência, na consistência de pasta fluida. O traço de Penetron é de 5 partes de pó para 2,5 partes de água limpa (em volume). Realizar a aplicação com o uso de uma trincha. Figura 5.12. Ponte de aderência com Penetron + água. 10 5º) Enquanto o filme de Penetron estiver fresco, aplicar a argamassa seca Penecrete Mortar (ref. Penetron), na forma de “dry pack”. Usar uma madeira para auxiliar na compactação. Consumo estimado de 0,70kg/m. O traço do Penecrete é de 4,5 partes de pó para 1 parte de água (em volume). Figura 5.13. Aplicação de argamassa seca Penecrete Mortar 6º) Para finalizar, executar a aplicação de Penetron na forma de pasta fluida (0,7kg/m²) com 100mm de largura, com o auxílio de trincha. Executar cura úmida por 3 dias, pelo menos 4 vezes ao dia, que no caso do poço já será executada pelo efluente interno. Figura 5.14. Aplicação de pasta fluída de Penetron 5.2.1.2 XYPEX (fornecedor MC-Bauchemie) Xypex é um tratamento químico não tóxico para impermeabilização e proteção de concreto. A principal característica do seu desempenho é a inigualável capacidade para gerar formações cristalinas profundas nos poros e capilaridades do concreto. Esta formação cristalina sela permanentemente o concreto contra 100mm 11 penetração de água e outros líquidos de qualquer direção. Os produtos Xypex são compostos de cimento portland, areia silicosa e diversas propriedades químicas ativas. O sistema Xypex para reparo é utilizado para tamponamento e reparos de fissuras e juntas de concretagem. Onde há percolação de água primeiramente é aplicado a argamassa de pega rápida, Xypex Patch’n Plug, e em seguida o Xypex Modificado. Um procedimento básico para eliminação de infiltração com uso do produto Xypex, pode ser observado a seguir: 1º) Cortar no local da junta ou trinca uma canaleta em forma de “U” com largura de 2,5 cm e 4,0 cm de profundidade. A canaleta em formato de “V” não é aceitável. Figura 5.15. Abertura da trinca em formato de U 2º) Remover todo o material solto e saturar as áreas com água. Permitir que a água seja absorvida pelo concreto e em seguida remover todo o excesso superficial. 3º) Aplicar Xypex Patch’n Plug na metade da canaleta imediatamente após a remoção do excesso de água da superfície. Patch’n Plug deve ser preparado através da mistura de 3,5 parte de pó com 1 parte de água limpa. 12 Figura 5.16. Aplicação Xypex Patch’n Plug na metade da canaleta 4º) Aplicar uma demão de Xypex Concentrado, com consumo de 0,8 kg/m², no interior da canaleta e estender a pintura sobre uma área de 15 cm de cada lado da mesma. A aplicação poderá ser feita com trincha ou manualmente. Figura 5.17. Aplicação de Xypex Concentrado em 15cm para cada lado 5º) Enquanto a demão de Xypex Concentrado continuar pegajosa, preencher a canaleta com Xypex Concentrado na forma “dry pack” (proporção de mistura:6 partes de pó para 1 parte de água). Misturar com uma espátula por apenas de 10 a 15 segundos (a mistura deve apresentar torrões). Aplicar manualmente o “dry pack” comprimindo a mistura sobre a superfície e compactando mecanicamente ou com um martelo e um bloco de madeira. 13 6º) Umedecer a superfície com água e aplicar uma demão de Xypex Concentrado com consumo de 0,8 kg/m² sobre a área reparada. Figura 5.18. Aplicação de Xypex Concentrado em forma de pintura 7º) Curar periodicamente com água em forma de spray durante 2 dias ou aplicar Xypex Gamma Cure imediatamente após a secagem da segunda demão 5.2.2 Eliminação de infiltração com o uso de injeção flexível Outra técnica para eliminação de infiltração de água proveniente de pressão hidrostática (principalmente em fissuras ativas) é a impermeabilização com resina de Poliuretano (Espuma de Poliuretano Hidroativado e Gel de Poliuretano). Figura 5.19. Infiltração em túnel com alto volume de efluente 14 Para reduzir temporariamente o fluxo d’água sob pressão, as espumas de poliuretano devem ser injetadas antes da injeção do gel de poliuretano, as quais têm um curto tempo de reação ao entrar em contato com a água, formando uma espuma de células abertas, com grande aumento de volume (10 a 40 vezes). É aplicado através de bicos injetores e bomba de injeção. Indicado para áreas em contato com a água, inclusive potável, em túneis, galerias, cortinas subterrâneas, fundações de concreto e poços de elevadores. As principais características são: • Flexibilidade: podem ser aplicadas em fissuras passivas e ativas • Baixa viscosidade: penetram em fissuras > 0,1mm • Isentas de solvente: tem estabilidade volumétrica após a cura • Excelente aderência ao substrato de concreto, mesmo com fluxo d’água • Grande durabilidade: superam 100 anos em estruturas de concreto O mais importante neste sistema de impermeabilização é a estratégia de furação para aplicação do produto. A furação deve ser executada nas laterais das trincas e de forma inclinada, procurando acessar a trinca aproximadamente no eixo da seção da peça de concreto. As trincas devem permanecer abertas, sem colmatá-las, como se faz com a monolitização com injeção de epóxi. Outro ponto importante é a aplicação. A bomba de injeção tem que ter pressão suficiente e controlada, para anular a pressão hidrostática do vazamento. Figura 5.20. Bicos de injeção instalados 15 Figura 5.21. Detalhe da instalação dos bicosde injeção Exemplos de Poliuretano Hidroexpansivo: • PH FLEX SUPER (fornecedor: ROGERTEC) • MC-Injekt 2300 (fornecedor: MC-Bauchemie) • Anchorfill UR + Anchorfill WS (fornecedor: Archortec) A resina de Poliuretano pode ser utilizada em diversos casos de infiltração devido à pressão hidrostática tais como: a) Juntas de concretagem entre piso e parede de reservatórios e tanques: Figura 5.22. Injeção de resina de poliuretano em juntas de concretagem – piso X parede Características dessa aplicação: 16 • Distância entre bicos de perfuração 30 – 50cm • Furo a 45° • Injeção de resina de Poliuretano • Pré-injeção de espuma de poliuretano no caso de existir água com alta pressão b) Infiltração de água entre concreto e tubulação: Figura 5.23. Infiltração de água na interface tubo X concreto Figura 5.24. Injeção de resina de poliuretano na interface entre o tubo e o concreto 17 c) Infiltração pela junta de dilatação: Figura 5.25. Junta de dilatação tipo “Fungenband” A infiltração de água pode ocorrer por falha na ancoragem do material de vedação da junta, ou pelo próprio elemento vedante, em caso de dano no mesmo. Figura 5.26. Infiltração de água por falha de ancoragem do elemento de vedação Figura 5.27. Infiltração de água por falha (ruptura) do elemento de vedação JUNTA TIPO FUNGENBAND PAREDE DE CONCRETO PAREDE DE CONCRETO JUNTA TIPO FUNGENBAND PAREDE DE CONCRETO PAREDE DE CONCRETO 18 Para a falha na ancoragem do material de vedação, a injeção de resina de poliuretano é aplicada perpendicularmente à parede de concreto, até a profundidade do elemento a ser atingido (Figura 5.28). Figura 5.28. Injeção de resina de poliuretano na ancoragem do elemento de vedação Para os problemas devido à ruptura do elemento de vedação pode ser utilizado gel acrílico na face posterior à infiltração. Este produto ao reagir com a água formará uma membrana externa ao se misturar com o solo. Figura 5.29. Injeção de GEL ACRÍLICO na face externa da junta de dilatação Características dessa aplicação: • Injeção de resina acrílica (Exemplo: MC-Injekt GL-95 TX da Bauchemie); • Furos à 90º, próximo a região de ancoragem da junta; • Resina é posicionada por fora da estrutura; • A resina acrílica forma uma nova membrana de selamento com o solo. LADO EXTERNO - SOLO 19 5.2.3 Eliminação de infiltração com o uso de aditivos cristalizantes Apesar do fato do presente capítulo focar apenas a recuperação/solução do problema após a instalação da patologia, não poderia deixar de ser apresentada uma solução preventiva para os problemas de infiltração sob pressão hidrostática, ou mesmo quando se deseja obter uma peça estrutural com melhor desempenho em relação à durabilidade. Em locais onde sabidamente irá ocorrer a presença de água em pressão hidrostática, ou onde seja necessário um melhor desempenho em relação à durabilidade, poderá ser utilizado aditivo cristalizante na composição do concreto. 5.2.3.1 Penetron Admix (fornecedor: Penetron) O Penetron Admix é um aditivo para impermeabilização por cristalização integral, adicionado ao traço do concreto no momento de sua produção. O Penetron Admix consiste de cimento Portland, areia de sílica fina tratada e compostos químicos ativos. Estes compostos químicos ativos reagem com a umidade do concreto fresco e com os produtos da hidratação do cimento formando uma estrutura cristalina insolúvel nos poros e capilares do concreto. Dessa maneira o concreto se torna permanentemente selado contra a penetração de água ou de outros líquidos em qualquer direção. Exemplos de uso: a) Quiosques da Praia de Camburí – Vitória – ES. A impermeabilização da estrutura enterrada na praia foi realizada com a adição do Penetron Admix. Figura 5.30. Uso de aditivo cristalizante em estrutura de concreto – Quioste em Camburi 20 b) Estádio do Mineirão – Belo Horizonte – MG. O concreto desenvolvido para as vigas pré-moldadas da arquibancada foi tratado com a adição do Penetron Admix, o aditivo redutor de permeabilidade por cristalização integral, para aumento de durabilidade das peças. Foi usado aproximadamente 10 toneladas de Penetron Admix. Figura 5.31. Uso de aditivo cristalizante em estrutura de concreto – Arquibancada do Mineirão 5.2.3.2 Xypex Admix (fornecedor: MC-Bauchemie) Xypex Admix reage com a umidade e os sub produtos das reações de hidratação do cimento (hidróxido de cálcio, sais e óxidos minerais, partículas não hidratadas e sub-hidratadas de cimento), utilizando ainda a água como meio para migrar através do concreto. Principais vantagens: • Sela defeitos do concreto contra penetração de água e substâncias agressivas de qualquer direção mesmo quando sujeito à pressão hidrostática. • Torna o concreto resistente a ataques de agentes químicos agressivos. • Aumenta a durabilidade do concreto. Exemplos de uso: a) Cisterna no Porto de Niterói - RJ 21 Figura 5.32. Uso de aditivo cristalizante em estrutura de concreto – Cisterna b) Estação de Tratamento de Esgoto em Vinhedo - SP Figura 5.33. Uso de aditivo cristalizante em estrutura de concreto – ETE 5.3 Eliminação de infiltração proveniente de percolação Este tipo de infiltração ocorre geralmente em lajes de coberturas e marquises e sua correção geralmente é realizada com o uso de mantas ou pinturas asfálticas. 5.3.1 Impermeabilização com manta asfáltica A aplicação de manta asfáltica prevê as seguintes etapas: 1º) Limpeza e regularização do substrato com adequada inclinação; 2º) Aplicação de primer (pintura de ligação) sobre o substrato (que deve estar obrigatoriamente seco). A pintura de ligação é o elemento de ligação entre o 22 substrato e as mantas asfálticas, sendo composto por asfalto oxidado (pelas suas características adesivas) diluído em solventes orgânicos. É aplicada com rolo de lã de carneiro ou trincha, em temperatura ambiente entre 10 e 50ºC; Figura 5.34. Aplicação de pintura de ligação sobre laje 3º) Aplicação da manta asfáltica. A aplicação da manta deve aplicada no sentido contrário do caimento (da parte mais baixa para parte mais alta), utilizando um maçarico para executar a queima do polietileno de alta densidade de proteção da manta juntamente com a pintura de ligação (Figura 5.35 e Figura 5.36) de maneira a promover uma perfeita aderência entre a manta e o substrato. Deve ser previsto um transpasse mínimo de 10 cm entre “panos” de manta (Figura 5.37). Figura 5.35. Aplicação de manta asfáltica com o uso de maçarico 23 Figura 5.36. Aplicação de manta asfáltica com o uso de maçarico Figura 5.37. Transpasse mínimo de 10cm entre panos de manta 4º) Após a conclusão da cobertura de toda a superfície, deverá ser feito o arremate de todas as juntas por meio de aquecimento com o maçarico e aplicação de pressionamento com o uso de colher de pedreiro. Figura 5.38. Arremate das juntas entre “panos” de manta 24 5º) Teste de estanqueidade. Todo serviço de impermeabilização deve ser complementado com teste de estanqueidade, de modo a verificar a existência de falhas na aplicação. Proceder na horizontal teste de lâmina da água de 72 horas para observar eventuais falhas no sistema. Após conclusão dos testes na horizontal, realizar na vertical, para verificação da aderência da impermeabilização no substrato (jatear água com equipamento de pressão). Figura 5.39. Teste de estanqueidade – 72 horas 6º) Proteção mecânica. A proteção mecânica é uma camada sobrejacente à impermeabilização (Figura 18), com a finalidade de protegê-lada ação de agentes mecânicos (trânsito de pessoas ou veículos). Geralmente a proteção mecânica é executada em argamassa de cimento e areia no traço 1:4. Figura 5.40. Proteção mecânica sobre impermeabilização PROTEÇÃO MECÂNICA 25 A proteção mecânica ainda desempenha um papel de proteção contra os raios solares. A maioria das impermeabilizações é de cor negra, por isso não podem ficar expostas aos raios solares, pois nesta situação atingem temperaturas muito elevadas, e além disso são rapidamente degradados pela ação dos raios UV. A proteção mecânica não é aplicada diretamente sobre a impermeabilização, aplicando-se, inicialmente, uma camada separadora (feltro asfáltico, papel Kraft) (Figura 5.41). Antes da execução da proteção mecânica ou do piso acabado definitivo, recomenda-se uma proteção primária com argamassa, funcionando como uma proteção provisória, evitando assim danos devido ao trânsito de terceiros e às tarefas de execução da impermeabilização final. Em coberturas acessíveis a veículos, esta camada é substituída por uma camada de emulsão asfáltica e areia. Figura 5.41. Camada de separação entre a manta e proteção mecânica – papel kraft Em locais onde não existe trânsito de pessoas ou veículos poderá ser prevista proteção contra os raios solares através de pintura ou utilizando-se mantas asfálticas revestidas com película de alumínio (Figura 5.42) ou ardósia granulada. 26 Figura 5.42. Manta asfáltica revestida com película de alumínio Figura 5.43. Manta asfáltica revestida com ardósia granulada 5.3.1.1 Impermeabilização com manta asfáltica – Juntas de dilatação e acabamento vertical Especial atenção deve ser dada nos locais onde existem juntas de dilatação das estruturas. (Figura 5.44) Figura 5.44. Manta asfáltica – detalhe nas juntas de dilatação 27 Os acabamentos na vertical devem ser executados de modo a impedir o acesso de água entre a manta e a alvenaria. Figura 5.45. Manta asfáltica – detalhe nas juntas verticais Logicamente existem outros detalhes de acabamentos para as mantas asfálticas que não serão abordados neste material. 28 5.4 Materiais utilizados para recuperação de estruturas com corrosão das armaduras As soluções para evitar problemas de corrosão nas armaduras passam pelas soluções dos problemas potencialmente indutores desta patologia, tais como: - lixiviação; - carbonatação; - ataque de cloretos; - ataque de sulfatos; - etc. Logicamente poder-se-ia prever com antecedência o acontecimento dos problemas descritos tomando-se medidas preventivas e cuidados especiais. Exemplos: →Previsão da agressividade do meio ambiente (NBR 6118/2007); →Condições operacionais →Estrutura corretamente projetada →Concreto de qualidade adequada; →Cimento resistente a sulfato; →Concreto composto com polímeros (aditivos plastificantes, etc) →Concreto com micro-sílica ou aditivos cristalizantes; →etc, Quando o problema de corrosão das armaduras já se encontra instalado em uma estrutura, é necessária imediata intervenção de modo a impedir o avanço da patologia e comprometimento estrutural do elemento. 5.4.1 Armadura com corrosão - reparo localizado Constatado o processo de corrosão nas armaduras, de maneira geral deve-se proceder conforme abaixo: 1º) Inspecionar e marcar os locais de reparo Nesta etapa procura-se verificar os locais e abrangência do processo de corrosão 29 Deve-se efetuar a marcação e delimitação das áreas a serem reparadas. É importante delimitar as áreas de reparos em um desenho geométrico retangular ou quadrado, evitando delimitar as áreas em formas geométricas que dificultem a execução, como também deve ser levada em consideração a estética do acabamento na área a ser reparada. Figura 5.46. Lay out da área a ser reparada 2º) Preparação da superfície A preparação é requerida para remover todo o substrato deteriorado, contaminado ou danificado e para preparar a superfície a receber os materiais de reparo. O processo de preparação é uma das fases mais criticas do trabalho. Sem preparar adequadamente o substrato, os resultados dos reparos podem não ter o resultado desejado. Figura 5.47. Trecho de armadura com corrosão Superfície após o remoção do trecho danificado Parte superior da armadura com corrosão Remover todo o concreto ao redor da armadura, para a exposição da armadura corroída 30 Após a delimitação da área de reparo, deve-se efetuar um corte ortogonal na região delimitada, retirando todo o concreto em torno da armadura. Figura 5.48. Trecho de armadura com corrosão – remoção do concreto em torno da armadura NOTA: Em muitos casos, e na dependência da intensidade da degradação existente, da extensão da peça que vier a ser afetada pelo corte e da capacidade resistente residual desta peça, poderá haver a necessidade de ser programado o escoramento do elemento. Figura 5.49. Trecho de armadura com corrosão – comprometimento da capacidade resistente da peça durante o serviço de recuperação 3º) Limpeza da armadura Deve ser executada a remoção da corrosão por processo de jateamento abrasivo. Perímetro do reparo com corte em angulo +/- 90° Corte de no mínimo 1 a 2cm abaixo da armadura 31 Tipo de abrasivos: granalha de aço, micro esfera de vidro, escória de fundição de cobre, óxido de alumínio e outros. Deve-se efetuar a limpeza rigorosa das armaduras, para a retirada de todo o traço de oxidação. Figura 5.50. Jateamento abrasivo na armadura Figura 5.51. Jateamento abrasivo na armadura Em casos de pequena extensão, ou onde se constatar a ausência de corrosão na região posterior da armadura, pode-se executar a limpeza com escovação manual. A aplicação deve ser enérgica e repetitiva, usando-se escova com cerdas de aço, com o reaproveitamento da escova sendo limitado à perda de rigidez dos arames. 32 . Figura 5.52. Escova com cerdas de aço NOTA: Caso a seção da armadura esteja seriamente comprometida, com perda de mais de 15% da seção, a colocação de armadura adicional pode ser necessária. Figura 5.53. Recomposição de armadura com corrosão 4º)Aplicação de tratamento anticorrosivo Efetuar o tratamento anticorrosivo das armaduras, formando uma película uniforme de espessura recomendada em toda a armadura. Figura 5.54. Aplicação de revestimento anticorrosivo 33 Exemplos de revestimento anticorrosivo: • Zentrifix KMH em 2 demãos com intervalo de 3 horas (Bauchemie); • Armatec (Vedacit); Figura 5.55. Revestimento anticorrosivo - Armatec • SikaTop® 108 (Sika) 5º )Aplicação do material de recomposição Após a execução de todos os procedimentos de reparo, a argamassa de recomposição é então aplicada, firmemente comprimida, para ocupar todos os espaços vazios, inclusive na parte posterior da armadura. Nos reparos localizados em pequenas regiões, a aplicação do material de reparo é normalmente executada manualmente. O tipo de argamassa a ser utilizada em reparos superficiais de concreto deve ser definido basicamente em função da deterioração ocorrida, na qualidade final desejada e no custo. Três são os tipos de argamassas que podem ser utilizadas em serviços desta natureza: argamassa de cimento e areia; argamassas com polímeros; e argamassas epoxídicas a) Reparo com Argamassa Modificada com Polímero - Tratar o substrato e umedecê-lo sem saturação; -Aplicar a argamassa contra o substrato, inicialmente com as mãos, e, a seguir, 34com espátula ou colher de pedreiro, obedecendo-se a espessura máxima preconizada pelo fabricante para cada camada e dando-lhe acabamento final com desempenadeira metálica; Figura 5.56. Aplicação de argamassa polimérica - Executar cura úmida. Exemplos de argamassas poliméricas: • Sika Top – 122 (Sika); • Zentrifix KM 250 (Bauchemie); • Linha Anchormassa (Anchortec). 5.4.2 Armadura com corrosão – Proteção Catódica Em estruturas de concreto armado sujeitas à ambientes com agressividade característica pela presença de íons, como os cloretos, que ocorrem principalmente em locais sujeitos ao ambiente marinho (edifícios à beira-mar, píeres, etc), justifica-se o uso de proteção catódica. Um processo simples e eficiente é o uso de anodo de sacrifício (Pastilha de sacrifício). Neste sistema o anodo de sacrifício formado é por uma liga anódica galvânica envolvida em uma matriz cimentícia ativada. A pastilha é instalada em obras novas ou de recuperação estrutural motivadas por corrosão, bastando “amarrá-la” através de seus arames de fixação, às armaduras. Uma vez instalada, a corrente elétrica que promove o processo de corrosão nas 35 armaduras será, naturalmente, interrompida e substituída pela corrente gerada pelo metal anódico da pastilha. Desta forma, o aço para de corroer e o metal anódico sacrifica-se, corroendo, já que é mais eletronegativo. A corrosão no metal anódico da pastilha é extremamente lento, o suficiente para durar pelo menos 15 anos! Figura 5.57. Anodo de sacrifício Logicamente esse processo deve ser avaliado e devidamente dimensionado para cada caso. Exemplos de anodo (pastilha) de sacrifício: • Galvashield (Anchortec); • Pastilha Z (Reitec); 5.5 Reforço em estruturas de concreto Quando uma estrutura ou parte da mesma exibe forca inadequada (comportamento ou estabilidade), pode ser possível modificar a estrutura usando varias técnicas de estabilizacao e reforco. Os motivos pelos quais são geralemente necessários trabalhos de reforço em uma estrutura de concreto são: • Correção de falhas de projeto ou de execução; • Aumento da capacidade portante da estrutura para permitir modificações em seu uso; 36 • Regeneração da capacidade portante da estrutura diminuída em virtude de acidentes (choques, incêndios, etc.) ou deterioração; • Modificação da concepção estrutural (ex: corte de uma viga, por exemplo, por necessidade arquitetônica ou de utilização) 5.5.1 Reforço com o uso de chapas e perfis metálicos Quando se trata de adicionar capacidade resistente, uma opção muito eficiente e de rápida execução, recomendada principalmente para situações que requerem emergência ou não permitem grandes alterações na geometria das peças, é a do reforço exterior por colagem - ou chumbamento de chapas metálicas ou por chumbamento de perfis. Figura 5.58. Reforço com chapas metálicas Figura 5.59. Reforço com perfis metálicos Em ambos os casos (chapas e perfis) a técnica é simples, em termos de concepção, mas exigente quanto ao rigor executivo e à necessidade de cuidadoso procedimento prévio de cálculo. Cuidados especiais quanto à preparação da superfície e fixação das chapas ou perfis devem ser tomados de maneira a garantir a eficiência do sistema. 37 5.5.2 Reforço com o uso de fibras de carbono A elevada resistência a tração da mesma (aproximadamente 10x a do aço para a mesma seção), alto módulo de elasticidade, rapidez na aplicação e seções reduzidas do material transformam o produto inigualável em uma série de aplicações. O desempenho futuro de uma construção reforçada com compósitos de fibras de carbono será diretamente dependente da qualidade da aplicação do produto sobre a superfície dos elementos. Neste aspecto, pode-se dividir o processo em duas etapas distintas: • Preparação da superfície receptora e; • Aplicação do compósito propriamente dito. A superfície de concreto precisa ser cuidadosamente trabalhada, através de esmerilagem para remover as sujeiras e a fina camada de nata de cimento que sempre reveste os elementos de concreto, permitindo assim a absorção do primário (primer) a ser aplicado e a conseqüente melhoria das propriedades aderentes da camada de concreto da interface. Figura 5.60. Esmerilagem da superfície 38 Figura 5.61. Aplicação do primer Caso existam defeitos geométricos ou de execução ao longo da superfície a ser revestida, estes deverão ser reparados pela aplicação de argamassas epoxídicas alisadas a espátula. As arestas vivas deverão ser arredondadas, de forma a apresentarem um raio mínimo de curvatura da ordem dos 30 mm. Preparada a superfície, o primer poderá ser aplicado de imediato, cuja função será não só a de melhorar, através da impregnação, as características do concreto da superfície, como também garantira plena adesão do compósito. Decorrido um intervalo de aproximadamente uma hora após a aplicação do primer, deverão ser aplicados, seqüencialmente, a resina de colagem (undercoating), a folha flexível de fibras de carbono (previamente desenrolada e cortada com uma tesoura, à rigorosa medida do reforço a ser executado) e a camada final de resina de recobrimento das fibras (overcoating). Figura 5.62. Aplicação da resina de colagem 39 Figura 5.63. Aplicação da folha de fibra de carbono Figura 5.64. Aplicação da folha de fibra de carbono Figura 5.65. Aplicação da resina de revestimento 40 Ensaios realizados asseguram um bom funcionamento do sistema até um total de dez camadas, sendo recomendável, no entanto, que, sempre que este número for superior a seis, sejam realizados ensaios específicos de desempenho. Pretendendo garantir-se a distribuição transversal do reforço, as diferentes camadas poderão ser dispostas ortogonalmente entre si. O acabamento final das superfícies poderá ser feito com revestimentos de alto desempenho que, simultaneamente, confiram ao sistema melhor comportamento na resistência à ação do fogo. 5.5.3 Reforço com alteração da seção ou inclusão de armadura Muitas vezes o reforço da estrutura pode ser executado simplesmente aumentando-se a seção da peça com o incremento da armadura. 5.5.3.1 Lajes a) Reforço das armaduras negativas - quando esse tipo de reforço for possível, procede-se como a seguir: a. Retirada do piso; b. Execução de ranhuras na laje nas posições das novas barras, c. Limpeza e colocação das novas barras com o uso de adesivo epóxi; d. Recobrimento das barras com argamassa de base mineral ou grout. b) Aumento da espessura: apicoamento, limpeza e saturação com água face superior da laje, seguida pela concretagem da nova capa de concreto estrutural. Em casos extremos de carregamentos muito elevados, pode-se usar resina epóxi para melhorar a aderência entre o concreto de base e o novo concreto. 5.5.3.2 Vigas Deve-se prever o escoramento das lajes adjacentes caso a capacidade de resistência residual da viga, durante os trabalhos, seja insuficiente para resistir às solicitações. Os principais passos desse procedimento são: 41 a) Cortar a face inferior da viga até que as barras da armadura existente fiquem totalmente expostas. Recomenda-se que seja deixado um espaço de pelo menos 2,5 cm entre estas barras e o concreto; Figura 5.66. Preparação do fundo da viga – prever escoramento b) Fazer sulcos verticais nas faces laterais da viga, à distâncias determinadas em projeto, de forma a que os novos estribos fiquem perfeitamente encaixados. Isto pode não ser necessário, desde que não haja necessidade de aumento da seção de concreto ou da capacidade resistente ao cisalhamento; c) Apicoar a lateral da viga e colocar a armadurana posição exigida fazendo uso de adesivo epóxi (estribos); Figura 5.67. Fixação da armadura 42 d) Montar a forma e aplicar o concreto ou grout. Previamente a superfície do concreto existente deve estar totalmente saturada. Figura 5.68. Aplicação do concreto ou grout 5.5.3.3 Pilares O reforço de pilares é muito similar ao processo usado nas vigas devendo basicamente ser executadas as seguintes atividades: a) Apicoamento de toda superfície do pilar; Figura 5.69. Apicoamento da superfície do pilar b) Colocação das armaduras de reforço; Figura 5.70. Colocação a armadura de reforço 43 c) Execução das formas e aplicação do concreto ou grout. Figura 5.71. Aplicação do concreto ou grout
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