Dissert Garcia CileneC

Esta é uma pré-visualização de arquivo. Entre para ver o arquivo original

UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
ESCOLA DE ENGENHARIA DE SÃOCARLOS
INSTITUTO DE FÍSICA DE SÃOCARLOS
INSTITUTO DE QUÍMICA DE SÃOCARLOS
INCIDÊNCIAS PATOLÓGICAS NO SUBSISTEMA ESTRUTURA
DE EDIFÍCIOS HABITACIONAIS NA REGIÃO DE SÃO
CARLOS/SP
Eng. CILENE DE CASSIA GARCIA
Dissertação apresentada à área
interunidadesemCiênciae Engenharia
de Materiais,da Universidadede São
Paulo,comopartedos requisitospara
obtençãodotítulodeMestreemCiência
eEngenhariadeMateriais.
ORIENTADOR: Prof. Dr.
JEFFERSON B. L. LIBÓRlO
SãoCarlos
1999
(
I
Área Interunidades
CAIXA POSTAL - 369
CEP 13560-970- SãoCarlos/SP- Brasil
Tel/Fax: (016)273-9777
E-mail: erica@if.sc.usp.br
Ciência e Engenharia de Materiais
UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
EscoladeEngenhariadeSãoCarlos
InstitutodeFísicadeSãoCarlos
InstitutodeQuímicade SãoCarlos
MEMBROS DA COMISSÃO JULGADORA DA DISSERTAÇÃO DE MESTRADO DE
CILENE DE CÁSSIA GARCIA, APRESENTADA A ÁREA INTERUNIDADES EM
CIÊN~IA E ENGENHARIA DE '!y1ATERIAIS,DA EESC-IFSC-IQSC,UNIVERSIDADEDE SAOPAULO, EM 18/3/1999./
COMISSÃO JULGADORA:
,
--------~--~--_.::~--~--~----------------------------:?~~~~.Libardi Libório (Orientador) (SAP-EESC-USP)
- Jj(11
____ "- / /,h_------------~--I. ~--------------------------------------------------------------
Prof. Df. João BentodeHanai (SET-EESC-USP)
l'~I)_"""~"''''''','''
,•••.••.,.u
Aos meuspais,
peloprivilégiodetê-Ios
comomeusmestres
AGRADECIMENTOS
Ao Prof Dr. JeffersonB. L. Libóriopelaorientaçãoe todacolaboração
fomecidaduranteaelaboraçãodestetrabalho.
Ao DepartamentodeArquiteturaeUrbanismoportodacolaboraçãoesuporte
técnicoconcedidos.
À Coordenadoriade Aperfeiçoamentode Pessoalde Nível Superior-
CAPES,pelabolsadeestudosconcedida.
Aos colegasdeprofissão,eng.os RobertoOki, Monso e Francisco(Kiko),
Manu~GustavoBarreiro,Luís FemandoMartinez,JoséArmandoPerissotoe Sr.
Severino(mestredeobras)quecolaboraramdeformaimprescindívelnaelaboração
dessetrabalho.
Aosprofes JoséSamuelGiongoeOsnyPelegrinoFerreirapelacolaboraçãoe
amizade.
A todoscolegasdoLaboratóriodeConstruçãoCivil(LCC).
Aos técnicose colegasPauloCenevivae Osvaldode Andradee Marcelo
(Secretaria)pelaatenção,boavontadeecompanheirismo.
Aos "meninosdaAVR" e, emespecial,Bel e Valtinhopor todaforçae
companheirismo.
A famíliaDawa,extensãodaminha,peloapoioerespeito.
Às amigasCarole Andréa,portodosos anosqueestamosjuntas,desdeo
princípiodosnossostemposnessacidade,e finalmente,asamigase irmãsGiani
Pfister,RosangelaBallinieLailaDawa,que,mesmodistantes,sempreestiveramdo
meuladomeacompanhandoeapoiando.
Sumário
suMÁRIo
1INTRODUÇÃO 01
2DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO 11
2.1- DEFINIÇÕESE CONCEITOSDE DURABILIDADE 11
2.2- VIDA ÚTIL 13
2.3- MANUTENÇÃO DAS CONSTRUÇÕES 16
2.4 - FATORES QUE INFLUENCIAM NA DURABILIDADE DO
CONCRETO 19
2.4.1- POROSIDADEE PERMEABILIDADE 19
2.4.1.1-Porosidade 19
2.4.1.2.- Permeabilidade 20
2.4.1.2.a- Permeabilidadedapasta 21
2.4.1.2.b- Permeabilidadeaosgases 22
2.4.1.2.c-Permeabilidadedoagregado 23
2.4.1.2.d- Permeabilidadedosconcretos 24
2.4.2- ADSORÇÃO 27
2.4.3- ABSORÇÃO 27
2.5 CLASSIFICAÇÃO DAS CAUSAS DE DETERIORAÇÃO DO
CONCRETO 28
2.5.1- DETERIORAÇÃODO CONCRETOPORAÇÕESFÍSICAS 30
2.5.1.1- Deterioraçãodevidoaodesgastesuperficial 30
2.5.1.2-Deterioraçãodevidaà fissuração 31
2.5.2 - DETERIORAÇÃO DO CONCRETO POR REAÇÕES
Sumário
QUÍMITCAS 32
2.5.2.c.l Ataqueporsulfatos 33
2.5.2.c.2Reaçãoálcalis-agregado 34
2.5.2.c.3 HidrataçãodoMgOeCaOcristalinos 35
2.5.2.c.4 Corrosãodaarmaduradoconcreto 35
2.6 - PRINCIPAIS MECANISMOS DE DETERIORAÇÃO E
ENVELHECIMENTO DAS ESTRUTURASDE CONCRETO 38
2.6.1- RETENÇÃODE FULIGEM E FUNGOS 39
2.7- A INFLUÊNCIA DO MEIO AMBIENTE NA DURABILIDADE E
PRINCIPAIS MEIOS AGRESSIVOSNO CONCRETO 41
2.8 - CLASSIFICAÇÃO DA AGRESSIVIDADE DO MEIO
AMBIENTE 45
2.9- CLASSIFICAÇÃO DOSCONCRETOS 48
3 PATOLOGIA DASESTRUTURASDECONCRETOARMADO 51
3.1- A IMPORTÂNCIA DA PATOLOGIA NAS ESTRUTURAS DE
CONCRETOARMADO 51
3.2- A IMPORTÂNCIA DO PROJETO E SUASFASES 54
3.3- ATIVIDADES DO CONSTRUTOR 57
3.4- CONSIDERAÇÕESSOBREOSMATERIAISPARA SEEVITAR
PATOLOGIAS 59
3.4.1-CIMENTO 59
3.4.2- AGREGADOS 61
3.4.3- ÁGUA 62
3.4.4- ADITIVOS 62
3.4.5.-ARMADURAS 63
3.4.6-CURA 64
Sumário
3.5 - FATORES QUE DELIMITAM AS PATOLOGIAS NAS
ESTRUTURASDE CONCRETOARMADO 66
3.6- POSSÍVEISDEFEITOS DE PROJETO ADVINDOS DA FALTA
DE CRITÉRIOSE DETALHAMENTOS 67
3.7- DEFEITOSDEEXECUÇÃOE FORMASDEPREVENÇÃO 72
3.8- SINTOMATOLOGIA 76
3.8.1- FISSURAS 77
3.8.1.1-Fissuraçãonoestadoplástico 78
3.8.1.2- Fissuraçãonoestadoendurecido 80
3.8.1.2.a- Fissuraspormovimentaçõestérmicas 80
3.8.1.2.b- Fissuraspormovimentaçõeshigroscópicas 81
3.8.1.2.c- Fissuraspelaatuaçãodesobrecargas 81
3.8.1.2.d- Fissuraspordeformabilidadeexcessivadasestruturasdeconcreto
armado 84
3.8.1.2.e- Fissurasporrecalquesdefundação 84
3.8.1.2.f- Fissurasporretraçãodeprodutosabasedecimento 85
3.8.1.2.g- Fissurasporconcentraçãodeesforços 86
3.8.2- DESAGREGAÇÃO 87
3.8.3-EFEITO PAREDE 87
3.8.4- DISGREGAÇÃO 88
3.8.5- CORROSÃODA ARMADURA 89
3.8.6- NINHOSDE CONCRETAGEM(BICHEIRAS) 90
3.8.7-EFLORÊSCENCIAS 91
3.8.8- SEGREGAÇÃO 92
3.8.9-CARBONATAÇÃO 92
3.8.10-LOOVIAÇÃO 93
3.9- OPANORAMAPATOLÓGICONOBRASILENOMUNDO 94
4 METODOLOGIAADOTADANAPRESENTEPESQUISA 100
5 RESULTADOS 108
5.1- OBSERVAÇÕESEM CONSTRUÇÕESDO SUBSISTEMA
ESTRUTURA 108
5.2- EDIFÍCIORESIDENCIAL«1>;' 112
Sumário
5.3- EDIFÍCIO RESIDENCIAL "B" 116
5.4- EDIFÍCIO RESIDENCIAL "C"
119
5.5- EDIFÍCIO RESIDENCIAL ''O''
122
5.6- EDIFÍCIO RESIDENCIAL "E"
125
5.7- EDIFÍCIO RESIDENCIAL "F"
128, 5.8- EDIFICIO RESIDENCIAL "G"
131
5.9- EDIFÍCIO RESIDENCIAL "H"
134
5.10- EDIFÍCIO RESIDENCIAL "I"
138
5.11- EDIFÍCIO RESIDENCIAL "J"
141
5.12- EDIFÍCIO RESIDENCIAL ''L "
144
6 DISCUSSÃO
147
6.1-LAJE
149
6.2-VIGA
156
6.3-PILAR
163
6.4-PAREDE
171
7 CONCLUSÕES E PROPOSTAS FUTURAS
176
8 REFERÊNCIAS BffiLIOGRÁFICAS
178
8.1BffiLIOGRAFIA COMPLEMENTAR
183
ANEXO A
186
ANEXOB
191
ANEXO C
200
ANEXOD
209
ANEXO E
218
ANEXOF
223
ANEXOG
227
ANEXO H
234
ANEXO I
247
ANEXOJ
260
ANEXO L
269
GWssÁRIo
273
Lista deFiguras
LISTA DE FIGURAS
FIGURA 01- OrigemdosproblemaspatológicosnaGrã-Bretanha. 03
FIGURA 02 - Patologiasobservadase suas quantificaçõesna Grã- 03
Bretanha.
FIGURA 03- Incidênciadosproblemaspelaorigemanívelnacional 04
FIGURA 04 - Vida útil em funçãoda distribuiçãoestatísticanormalde 14
componentes.
FIGURA 05- Conceituaçãodevidaútildasestruturasdeconcretotomando-
seporreferênciao fenômenodecorrosãodearmaduras. 15
FIGURA 06- Relaçãoentredesempenho,manutençãoevidaútil. 17
FIGURA 07 - Variaçãodoscustosde manutençãoe reparoao longodo 18
tempo.
FIGURA 08- Esquemailustrativosobreporosidadeepermeabilidade. 19
FIGURA 09 - Influênciada relaçãoágua/cimentona permeabilidadede
pastasdecimentoPortlandaltamentehidratadas(93%). 26
FIGURA 10- Classificaçãodascausasdedeterioraçãodoconcreto. 29
FIGURA 11 - A influênciada temperaturae do tipode agregadosobrea
resistênciaacompressãodoconcreto. 32
FIGURA 12- Céluladecorrosão. 36
FIGURA 13- Detalhesdaarmaduradetraspasseemprojeto. 71
FIGURA 14- Detalhesdeemendasdasbarras. 75
FIGURA 15- Fissuradesedimentaçãopeloimpedimentodaarmadura. 79
FIGURA 16- Fissuradesedimentaçãopeloimpedimentodoagregado. 79
FIGURA 17- Fissurapormovimentaçãodafundaçãooufôrma. 79
Lista deFiguras ii
FIGURA 18- FissurapormovimentoslateraisdafOrma. 79
FIGURA 19- Fissurastípicasderecalquesdiferenciais. 85
FIGURA 20- Fotoregistrandoefeitoparedeemlajemaciçadeconcreto
armado. ~
FIGURA 21- Fotodedisgregaçãoocasionadaporcorrosãodaarmadurano
~~~~ ~
FIGURA 22- Fotoregistrandofissurascausadasporexpansãoecorrosão
daarmaduranopédopilar. 89
FIGURA 23- Fotodeeflorescênciasemlajemaciçaseguidasdelixiviaçãoe
carbonatação. 91
FIGURA 24- Fotoregistrandosegregaçõesdoconcretoportodaextensãodo
pilar. 92
FIGURA 25- Avaliaçãodasincidênciassegundosuaorigem. 95
FIGURA 26- Quantificaçãodasincidênciasmaisobservadas. 96
FIGURA 27- OrigemdosproblemaspatológicosnacidadedeSãoPaulo. 96
FIGURA 28- Distribuiçãodostiposdeproblemaobservadosnacidadede
SãoPaulo. 97
FIGURA 29 - Distribuiçãodostiposde problemaobservadosna região
Nordestedopaís. 97
FIGURA 30 - Distribuiçãodostiposde problemaobservadosna região
Amazônicadopaís. 98
FIGURA 31- Facesdo pilardeformadaspor reutilizaçãoexcessivadas 109
fOrmas.
FIGURA 32 - Desaprumodas paredesestruturaísao longo dos 109
pavimentos.
FIGURA 33- Faltadecobrimentonofundodeviga. 110
FIGURA 34- Faltadealinhamentohorizontaldofundodaviga. 110
FIGURA 35- Faltadevibraçãodevidoà interferênciado subsistemade
instalaçõeselétricas. 111
FIGURA 36- Reparocomargamassadecimentoe areiano pé depilar
devidoo excessodesegregaçõesapósàconcretagem. 111
FIGURA 37- Classificaçãodostiposdeincidênciasobservadosem
Lista deFiguras iii
relaçãoaonúmerodeocorrências. 147
FIGURA 38 - Sujeira provenientede flocos de EPS impedindo
passagemdoconcretosegregação 159
FIGURA 39- Faltadealinhamentolateraldaparededevidodeformação
dasrormas. 168
FIGURA 40- Lateraisfora de alinhamentodevidoexcessode pressão
nostensoresdasfOrmas. 172
Lista de Tabelas
LISTA DE TABELAS
iv
TABELA 01- Comparaçãoentrepermeabilidadedeagregados(rochas)e
pastadecimentoPortland. 23
TABELA 02- Mecanismosdedegradaçãodassuperficiesdeconcreto. 40
TABELA 03- Classesdeagressividadeambienta!. 46
TABELA 04- Classesdeagressividadedoambienteemfunçãodas
condiçõesdeexposição. 46
TABELA 05- Classificaçãodaagressividadeambienta!visandoa
durabilidadedoconcreto. 47
TABELA 06- Classificaçãodaresistênciadosconcretosfrenteaoriscode
corrosãodearmaduras. 49
TABELA 07- Classificaçãodaresistênciadosconcretosfrenteaoriscode
deterioraçãopor lixiviaçãoou por formaçãode compostos
expansIvos. 49
TABELA 08 - Correspondênciaentreagressividadedo ambientee
durabilidadedoconcreto. 50
TABELA 09- NecessidadesdosUsuários:TransformaçãoemExigências. 54
TABELA 10- Correspondênciaentreclassedeagressividadee
cobrimentonominal. 70
TABELA 11-Fissurasnãoproduzidasporcargas:causas,caracteristicas
eprecauções. 78
TABELA 12- Origemdaspatologiasempaíseseuropeus. 94
TABELA 13- Quantificaçãodasmanifestaçõesempaíseseuropeus. 95
Lista de Tabelas v
TABELA 14- Tabelautilizadanapesquisaemcampoparainvestigação
dofckempregado, 103
TABELA 15- Fonnuláriodeinvestigação"inloco", 104
TABELA 16- Númerodeobservaçõeseporcentagensdeincidências
patológicasparciaisparacadaelementoestruturaleintegraldo
edificio"A", 116
TABELA 17- Númerodeobservaçõeseporcentagensdeincidências
patológicasparciaisparacadaelementoestruturaleintegraldo
edificio''B'', 119
TABELA 18- Númerodeobservaçõeseporcentagensdeincidências
patológicasparciaisparacadaelementoestruturaleintegraldo
edificio''C''. 122
TABELA 19- Númerode observaçõese porcentagensde incidências
patológicasparciaisparacadaelementoestruturale integraldo
edificio''O'', 125
TABELA 20 - Númerode observaçõese porcentagensde incidências
patológicasparciaisparacadaelementoestruturale integraldo
edificio''E''. 128
TABELA 21 - Númerode observaçõese porcentagensde incidências
patológicasparciaisparacadaelementoestruturale integraldo
edificio''F''. 131
TABELA 22 - Númerode observaçõese porcentagensde incidências
patológicasparciaisparacadaelementoestruturale integraldo
edificio"0", 134
TABELA 23 - Númerode observaçõese porcentagensde incidências
patológicasparciaisparacadaelementoestruturale integraldo
edificio"Ir'. 137
TABELA 24 - Númerode observaçõese porcentagensde incidências
patológicasparciaisparacadaelementoestruturale integraldo
edificio'T'. 141
TABELA 25 - Númerode observaçõese porcentagensde incidências
patológicasparciaisparacadaelementoestruturale integraldo
Lista de Tabelas Vl
144edificio"T'.
TABELA 26 - Númerode observaçõese porcentagensde incidências
patológicasparciaisparacadaelementoestruturale integraldo
edificio"L". 146
TABELA 27- Totaldeocorrênciasporelementoestrutural 149
TABELA 28- Resumodasincidênciasobservadasnoelementoestrutural
-laje emtodosedificios. 154
TABELA 29- Resumodasincidênciasobservadasnoelementoestrutural
- vigaemtodosedificios. 161
TABELA 30- Resumodasincidênciasobservadasnoelementoestrutural
- pilaremtodosedificios. 169
TABELA 31- Resumodasincidênciasobservadasnoelementoestrutural
- paredeemtodosedificios 174
VII
RESUMO:
GARCIA, C. C. (1999)- IncidênciasPatológicasno SubsistemaEstruturadeEdificios
Habitacionaisna Regiãode São Carlos/SP.São Carlos,1999.272p.Dissertação
(Mestrado)- EESC/IFSC/ IQSC,UniversidadedeSãoPaulo.
o presentetrabalhotemcomoobjetivoquantificarestatisticamentea ocorrência
defalhasgeradaspeloserrosdeprojetoeexecuçãodasconstruções.Paraisso,elaborou-
seum checklistquese subdividiuemduaspartes:a primeiracontendoinformações
desdeaconcepçãoàgeraçãodeumedificioeasegundaparaverificaçãodaestrutura"in
loco"emedificioshabitacionaisemconstruçãonacidadedeSãoCarlos.Quantificou-se
asincidênciaspatológicasobservadasporelementoestruturale finalmentesetraçouum
panoramadaatualrealidadedosedificiossobo pontodevistadaspatologiasgeradas
pelafaltadecontroledequalidadenasconstruções.
Atravésdosdadosobtidospôde-severificara existênciadeváriaspatologias,
destacando-seasegregaçãodoconcretodepilareseparedes,cobrimentoinadequadodo
concretoemvigaseproblemasadvindosdafaltadeestanqueidadederormasemlajes.
PalavrasChave:Patologia,ConcretoArmado,Durabilidade,Deterioração
VIU
ABSTRACT:
GARCIA, C. C. (1999) - Pathologicallncidenceson StructureSubsystemof
HousingBuildingsin the regionof São Carlos/SP.São Carlos,1999. 272p.
Dissertação(Mestrado)- EESC/IFSC/ IQSC,UniversidadedeSãoPaulo.
Thegoalof thisworkis thequantifystatisticallytheoccurranceof failure
generatedby carelessnesswiththeprojectandexecutionof theconstructions.A
check-listwasproposedwassubdividedintwoparts:thefirstwithinformationsince
theconceptionto generationof abuildingandthesecondbytheverificationof the
buildingstructure"in loco"in SãoCarlostown.It wasquantifiedthepathological
incidencesobservedbystructuralelementandfinallyit wasdesignedapanoramaof
theactualrealityofthebuildingsundertheviewofthepathologiesgeneratedbythe
lackofcontrolandqualityintheconstructions.
Throughtheobtaineddatait couldbe verifiedthe existenceof several
patologies,highlightingthesegregationof concretein pillarsandwalls,inadequate
coveringofconcreteinbeamsandproblemsfromthelackof stanchingofmouldsin
flagstone.
Keywords:Pathology,ReinforcedConcrete,Deterioration,Durability
1 Introdução
1 INTRODUÇÃO
1
Hojeemdiaédesejávelque,aoseprojetaremestruturasdeconcretoarmado,
ascaracterísticasdedurabilidadedosmateriaisemquestãosejamavaliadascomo
mesmocuidadocomrelaçãoaoutrosparâmetros,taiscomopropriedadesmecânicas
ecustoinicial.
Em primeirolugar,háumamaiorpreocupaçãocomasimplicaçõessócio-
econômicasdadurabilidade.Demodocrescente,oscustosdereparoe substituições
emestruturasdevidoa falhasnosmateriaistêmsetomadopartesubstancialdo
orçamentototaldasconstruções.
Por exemplo,empaísesindustrialmentedesenvolvidosestima-sequeacima
de40%dototaldosrecursosdaindústriadaConstruçãoCivil sejamaplicadosem
reparose manutençãode estruturasjá existentes,e menosde 60% em novas
instalações.
O crescimentodocustodereposiçãodeestruturase a ênfasecrescenteno
custodo ciclodevida,emvezdo custoinicial,estãoforçandoos engenheirosa
tomaremconsciênciadoconceitodedurabilidade.
Os estudosdaslesõesou enfermidadesnasestruturassãofenômenostão
velhoscomoosprópriosedificios.
Na Mesopotâmia,háquatromil anos,o CódigodeHamurabijá assinalava
cmcoregrasparaprevenirdefeitosnos edificios,sendopoiso primeirotratado
conhecidosobrePatologianaConstrução.
As cincoregrasbásicasaqueserefereo citadoCódigo,pelodrásticodeseu
conteúdo,devemtertido,naquelaépoca,umagranderepercussãonaqualidadeda
construção.Essasregraseram:
1 Introdução 2
1-seumconstrutorfazumacasaparaumhomeme nãoa fazfirme,e seucolapso
causaamortedodonodacasa,oconstrutordeverámorrer;
2- secausaamortedofilhododonodacasa,ofilhodoconstrutordeverámorrer;
3- secausaa mortedeumescravodoproprietáriodacasa,o construtordeverádar
aoproprietárioumescravodeigualvalor;
4- sea propriedadefor destruída,eledeverárestauraro quefor danificadoporsua
própriaconta;
5- seumconstrutorfazumacasaparaumhomeme nãoa fazdeacordocomas
especificaçõese umaparededesmorona,o construtorreconstruiráa paredepor
suaconta.
Essestópicostratavamdaquestãosobo aspectodaintimidação.Nostempos
atuais,emborainexistamessesprincípios,emmuitasvezes,diantede problemas
advindosdedesastres,osprofissionaisacabampassandoportraumasemocionaisque
muitasvezesospenalizamdeformasevera.
No Brasil,algunsconceitosespecíficos,relacionadoscoma qualidadedas
edificações,foramdesenvolvidos:controletecnológicodemateriais,particularmente
parausoestrutural;avaliaçãodedesempenhoeestudosdedurabilidadedosmateriais
e componentes.Entretanto,poucaatençãotem sido dadaà integraçãodessas
metodologiase a enfoquesmaisamplose sistêmicosda gestãoda qualidade,
utilizadosnosdemaissetoresindustriais.
Diantedanecessidadedesistematizaressesconhecimentose como objetivo
desecriarumcaminhoparatodoo campodaEngenharia,quetratassedeforma
científicaos problemasestruturais,procurou-sea analogiados defeitosdas
edificaçõescomasdoençasnamedicina.
A partirdessaidéia,consolida-sea utilizaçãodo termo"Patologia"para
definiressecampodaengenharia.
SegundoHELENE (1986),"Patologiapodeserentendidacomoa parteda
Engenhariaqueestudaos sintomas,os mecanismos,as causase as origensdos
defeitosdasconstruçõescivis,ou seja,é o estudodaspartesquecompõemo
diagnósticodoproblema".
1 Introdução 3
A PatologiadasConstruçõesestáintimamenteligadaà qualidadee, mesmo
comessaúltimatendoavançadomuitoemalgunspaísese continueprogredindocada
vezmais,os casospatológicosnãodiminuíramnamesmaproporção.
Diversos pesquisadorestêm divulgadoos instantesonde se ongmamos
principaisproblemaspatológicos.DlliR et aI. apudHELENE (1992),analisarama
situaçãona Europae puderamconstatara existênciadessesproblemasem grande
partedospaíseseuropeus.A nívelilustrativopode-seobservaratravésdasFiguras01
e 02 respectivamentea origeme quaissão as maiorespatologiasobservadascom
seusrespectivosnúmerosparaaGrã-Bretanha.
Construção
/Uso - 40%
Materiais-
10%
Projeto- 50%
Projeto-
50%
FIGURA Ol-OrigemdosproblemaspatológicosnaGrã-Bretanha(HELENE,1992~
Falha
Geotécnica-
23%
Corrosão por
problemas
Construtivos -
33%
ÁlcalilSilicato-
6%
Outros -19%
Corrosão/AtaqueCI - 19%
Falha Geotécnica- 23%
.Á1calilSilicato - 6%
[] Corrosão por problemas
Construtivos - 33%
• Outros - 19%L--
Corrosão/Ataque
CI-19%
FIGURA 02 - Patologiasobservadase suas quantificaçõesna Grã-Bretanha
(HELENE,1992).
1 Introdução 4
CARMONA FILHO, A. (1988)divulgoua situaçãoexistentenoBrasil,que
apresentanaFigura03aseguinteestatística:
ElI execução
• projeto
EJutilização
oMateriais
FIGURA 03 - Incidência dos problemaspela origem a nível nacional
(CARMONA, 1988).
Comopôdeserobservadopelasestatísticasacima,muitosautoresdesignam
queaspatologiasprovêmdeváriosfatoressendo,quegrandepartedelascausam
controvérsiasaosedetectaremqualfasedaedificaçãoelassurgem.Algunsautores
defendemqueamaiorpartedaspatologiassurgemdevidoaodescasonaelaboração
dos projetossendoessesmuitasvezescarentesde informações.Outrosautores
defendemqueos problemaspatológicossurgemexclusivamentena execuçãodas
edificaçõesquesãoseguidasdevíciostantoporpartedeexecuçãoemsi quantodos
profissionaisqueasexecutam.Algunsjáentramemumconsensodequeumcontrole
severotantona fasede projetoquantona executivareduziriabruscamenteo
surgimentodaspatologias.
Projetarumaestruturade concretonão podese atersimplesmenteaos
conceitosdaEngenhariaCivil,principalmentenosdiasdehoje.Fatorescomomeio
ambientequeemoutrostemposerafatorirrelevante,hojepodeserinformação
crucialna implantaçãode umaconstrução.Afinal, chuvaácida,por exemplo,
pertencearotinadequalquercentrourbano.
A minimizaçãodoscustosdeexecuçãoe manutençãoé o fatorquemove
qualquerorçamentodeobraealémdissonovosparâmetroscomoimpactoambiental,
evoluçãotecnológica,otimizaçãode processosconstrutivos,entreoutros,são
conceitosquenopassadonadasignificavae hoje,essadesconsideraçãotemsido
motivodeinviabilizaçãodeprojetos.
1 Introdução 5
ofatoé queo processodaConstruçãoCivil podeseresquematizadoa partir
detrêsfasescaracterísticas:concepção,execuçãoeutilização.Cadaumadessasfases
é realizadapor profissionaisda construçãocom atributose responsabilidades
específicas.
O custoe o desempenhodo produtofinal da edificaçãoestãointimamente
ligadosà qualidadedo projeto,e desdea primeiraetapado estudopreliminarjá se
devetomarprecauçõesdemodoa evitarasorigensdasfalhasna construção.Como
origemdasfalhaspode-sedetectara incompatibilidadeentreos váriosprojetos,as
omissõesespecíficase a incompatibilidadedo projetocomo meiono qualsesituaa
construção.
Comoexemplosdefalhasocorridasnafasedeprojetoobservam-se:
=>baixaqualidadedosmateriaispropostos;
=>especificaçãodemateriaisincompatíveis;
=>detalhamentoinsuficiente(omissãoouerro);
=>detalheconstrutivoinexeqüível;
=>faltadeclarezanasinformações;
=>faltadepadronizaçãoderepresentação;
=>errodedimensionamento;
=>avaliaçãodomeioambientee/oumicroclima.
No casoda faseda execuçãotem-seum fatoragravante,pois apesarde na
maioriadas vezes semprehaverprofissionaisda área liderandouma construção
encontra-sea absorçãodeumamão-de-obracompletamentedesqualificada,a qualse
caracterizapelafaltadetreinamento,analfabetismoe, apesarde serumaprodução
manufatureiraquecaracterizaumagrandeabsorçãodemão-de-obra,háumaenorme
rotatividadeassociadaàdescontinuidadedo fluxodeobras.
Todosessesfatoreslevamàbaixaprodutividadedamão-de-obra,poistem-se
o uso intensivode ferramentasmanuaise apenasmarginalde máquinaso quegera
umabaixaqualidadedoprodutofinal.
Analisandomaisa fundoos aspectossociaisdessamão-de-obra,observa-se
que:os saláriosnão sãocondizentescomo dispêndiodo trabalhador,a jornadade
trabalhoé excessiva,há uma enormefalta de segurançacriandogranderisco de
acidenteseumafaltademotivaçãoparao trabalho.
1 Introdução 6
Para se iniciar uma discussãosobre a melhoriada qualidadee,
consequentemente,diminuiro númerodeincidênciaspatológicasocorridas,deve-se
conteressafaltadequalificaçãodosoperários,sendonecessáriohaverumcontrole
daproduçãonaconstrução.Este,porsuavez,éexercidoporoficiais,encarregadose
mestresoucontramestresquenadamaissãoqueprofissionaisformadosnocanteiro.
Estes profissionaissão os responsáveispor intermediaras relações
engenheirosX operáriospoisconhecemalinguagemdosoperários.Emcontrapartida
sãotambémindivíduosresistentesàs inovações,o quetornamuitasvezesum
engenheirode obrasincapazde aplicarseusconhecimentosteóricosaos casos
práticosreais.
Sendoassim,a qualidadee a produtividadede uma construçãosão
influenciadasdiretamentepelacapacitaçãodomestreedoengenheiro.
Segundolevantamentosde campo,as principaispatologiasobservadas
(projetoouexecução)associam-sea:
- ausênciadeavaliaçãodeagressividadedomeioambiente;
- efeitoparedeprovocadopelasproximidadedafOrmaàarmadura;
- cobrimentosdaarmadurainsuficientesfrenteàagressividadedomeio;
- deficiênciadeadensamentoecura;
- utilizaçãodefOrmasincompatíveiscomashipótesesdeprojeto.
ROBERT STEPHENSON no seu discursode possena presidênciano
InstitutodeEngenhariaCivil daGrã-Bretanha(1856)já assinalavaa importânciada
problemática:"...Tenhoesperançadequetodascasualidadese acidentes,quetêm
acorridonosúltimosanos,sejamnotificados.Nadaé tão instrutivoparajovens
engenheiroscomoo estudodosacidentesedosmeiosempregadosparao reparodas
lesões.A descriçãoexatadessesacidentes,com o entendimentocorretodos
mecanismosdeocorrência,é realmentemaisvaliosoquea descriçãodostrabalhos
bem-sucedidos.Os engenheirosmaisvelhosretiramos maisúteisensinamentosda
observaçãodestascasualidades,quepodemocorrernasprópriasobrasounasobras
deoutrosprofissionais.Nestesentidoé queproponhoa catalogaçãodestesacidentes
nosarquivosdestaInstituição..."
1 Introdução 7
Outroseventosdestacarama importânciados estudossobrePatologia,
conformecronologiaapresentadaaseguir.
• CRISTOBAL RUSSO- "LesõesdosEdificios"- 1915- ..."osedificiosvelhose
deterioradospodemsercomparadosaosenfermos,sendoconvenienteinspecioná-
losemtodaasuanudez,semanecessidadederoupagensinúteis..."
• HENRY LOSSIER - 1926- Usa correntementeo termoPATOLOGIA para
delimitaro estudodosdanosnasestruturasde concretoarmado-..."O estudo
sistemáticodosacidentese suascausasfazpartedamesmaformaqueo estudo
dasconstruçõesnormais"
• CAETANO CASTELI - 1951- Autordolivro"PatologiadoConcretoArmado"
• BRASIL - 1971- Ocorremdoisacidentesdegrandesproporções:Pavilhãode
ExposiçõesdaGameleira(BeloHorizonte/MG)- 04/02/1971eViaduto"Paulode
Frontin"noRiodeJaneiroem20/11/1971.
• 1972- CICLO DE PALESTRAS sobo títuloPatologiadasEstruturas- presentes
os Engs.EládioPetrucci,FranciscodeAssisBasílio,Luiz SantosReis,Darcy
AmoraPinto,AugustoCarlosdeVasconcelos.
• 1982- PrimeirostrabalhosdivulgadosepesquisadosnoBrasil.
• 1985- Pesquisasmaisaprofundadascomelaboraçãodegruposdepesquisa.
• 1985- A EESC-USPiniciaumasériedepesquisassobreosEstudosdePatologia
dasConstruções- Nov.- PesquisaCNPq.
• 1990- Criaçãodedisciplinasa níveldepós-graduaçãosobreo tema,naEESC-
USP.
• 1990- É editadaa lei 8.078,de 11/09/1990,CódigodeProteçãoe Defesado
Consumidor.
• 1993- IníciodaRevisãodaNB1- ABNT.
• 1995- CREA - LançamentodaCampanhadeDefesaao Consumidor- Área:
EngenhariaCivil.
• 1996- Primeiroexamede Avaliaçãode Cursospara EngenhariaCivil,
AdministraçãoeDireito(TécnicaX AdministraçãoX Legislação).
Na realidade,háumagrandedificuldadeemcatalogara situaçãopatológica
corrente,poisosdefeitosgeralmentesãoescondidos,excetoasgrandesfatalidades
1 Introdução 8
quesetornamimpossíveisdeseremcamufladas.Acontece,freqüentemente,quese
dápoucaimportânciaa muitosdosdefeitosoulesõesapresentadospelasestruturas
que,porisso,nãochegamaformarpartedasestatísticas,já queo próprioconstrutor
oscorrige,cobreouesconde(comoéo casodasimperfeiçõesqueocorremdurantea
execuçãodasconcretagensou,doserrosdeprojetodo arranjodasarmadurasque
dificultamessasrealizações).
Defeitosmaisou menosimportantese espetacularessãoos que,emgeral,
destacam-seemrevistasoulivrosespecializados.Mas,osquenãoprovocariamuma
catástrofeimediataporseremenfermidadesprogressivasqueterminarãoarruinandoa
estrutura,nãoocupamespaçonasrevistasnemsãoalvodepublicidade.No entanto,
ousuáriodoedificioouconstruçãoéqueteráquesuportá-Ios.
No Brasil, a ConstruçãoCivil é um setortradicionale com diversas
particularidades,queapresentadefasagemdeváriosanos,emrelaçãoaossetores
industriaismaisdinâmicos,no quediz respeitoao gerenciamentoda qualidade
mesmodepoisdecriadosquesitosespecíficosparaela.
Essadefasagem,noentanto,torna-securiosa,poiso Brasildetêmnãosóum
grandenúmerode profissionaisna áreacomotambémestudose técnicasque
colocamnossopaísemlugardedestaquealémdesercompetitivoquandocomparado
aoutrospaíses.
O setordaconstruçãoem1995representou13,5%doProdutoInternoBruto.
Dessenúmero,a Indústriada Construçãoque representaos segmentosdas
habitações,edificaçõeseconstruçãopesadaassegura8%doPffi, representandoalgo
emtomo de R$ 45 bilhões.A arrecadaçãode tributosfederaisrealizadapela
IndústriadaConstruçãoem1996correspondeà 4%. Até 1995o totaldepessoas
ocupadasnaConstruçãoCivilgirouemtomode4,3milhõessendoque1,2milhões
(5%)foramocupadasnosetordeedificaçõesehabitações.
Essas estatísticasforamobtidasmedianteum trabalhode consultoria
realizadopela TREVISAN CONSULTORES (1997), a fim de diagnosticara
realidadedosetordaConstruçãonopaísquetempelafrenteo desafiodeumdéficit
habitacionalqueatingiuaté1995maisde 5 milhõesde famílias.Há tambéma
necessidadede adequaçãoem programasde QualidadeTotal para se obter
certificadosdequalidadequegarantamumespaçonomercado.É o casodealgumas
1 Introdução 9
poucasconstrutorasdo setor- MétodoEngenhariaS.A (SP) e ConstrutoraLacerda
Chaves(RibeirãoPreto) - queobtiveramo Certificadode QualidadeISO - 9002
garantindocomissoa qualidadenassuasconstruçõese consequentementea redução
depatologias.
O presentetrabalhotemcomofinalidadecontribuire servirde instrumento
paraa melhoriadascondiçõesemqueseencontramos edificiosexistentesnaregião
deSãoCarlos.
Com essefim, váriasquestõesforamestabelecidas,sendoa primeiradelaso
surgimentode uma ferramentade trabalhoque permiteverificar a qualidadedo
subsistemaestruturadashabitações.Com isso se delimitao campode estudodo
trabalhoquenadamaisé queaPatologiaobservadanaedificação,ocasiãoemquese
procuroudelinearsuacausae mecanismosdeocorrência.
No Capítulo2 sãoabordadosos conceitosde durabilidadeparao concreto
armadoemsi e finalmenteospossíveisproblemasquesurgemnasestruturas.
O terceirocapítulotratadequestõessobrepatologia:conceitos;retrospectiva
dasmaioresincidênciascomumenteobservadas;o aspectogeraldo quetemocorrido
depatologiaspeloPaís.
No quartocapítulodiscorre-sesobrea metodologiaquefoi elaboradaparaa
realizaçãodapesquisa,ondeseexplicaa condutaquefoi utilizadaparaa realização
dostrabalhosdecampoatéafasefinaldeconclusão.
No quinto capítulo são apresentadosos resultadoscoletadosno campo,
podendo-se,a partirdaí, classificare enumeraras diversasincidênciaspatológicas
encontradasnasconstruçõesvisitadas.
No sextocapítulosãodiscutidasasquestõescombasenaexpediçãorealizada
no campo,instanteemqueseprocuraráestabelecero juízo dassituaçõesobservadas,
diagnosticandoo comportamento,do pontode vistapatológico,dastendênciasque
ocorremnaregião.
No sétimocapítulo,posteriormenteà análisefinal dosfatos,sãoapresentadas
as principais conclusõese estabelecem-seas propostasfuturas mostrando-se
condutasquedevemsertomadasparanovastécnicase tecnologiasquesurgirãoou
quejá começama despontaremrelaçãoaoquefoi vivenciadonestetrabalho.
1 Introdução 10
No oitavocapítuloapresenta-sea bibliografiaconsultadaqueviabilizouo
desenvolvimentodotemaproposto.
Finalmente,comotextocomplementar,sãoincorporadasastabelascomos
resultadosobtidosemcampona íntegra,sobformade anexo,como intuitode
completarempossíveisesclarecimentos.
2 DurabilidadedasEstruturasdeConcreto
2 DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO
2.1- DEFINIÇÕES E CONCEITOS DE DURABILIDADE:
11
Umaestruturaqueatendaaosrequisitosmínimosdedesempenhoaolongodo
tempo, conformeprevistoem projeto, para os fins que foi projetadapode ser
consideradadurável.Uma vez quedurabilidadesobum conjuntode condiçõesnão
significanecessariamentedurabilidadesob outro conjunto,costuma-seincluir uma
referênciageralaoambienteao definir-sedurabilidade.De acordocomo Comitê201
do ACI, durabilidade do concretode cimentoPortland é definidacomo a sua
capacidadederesistirà açãodasintempéries,ataquesquímicos,abrasãoou qualquer
outroprocessode deterioração;isto é, o concretodurávelconsideraráa suaforma
original,qualidadeecapacidadedeutilizaçãoquandoexpostoaoseumeioambiente.
Nenhummaterialé inexoravelmentedurável;comoumresultadodeinterações
ambientais,a microestruturae, consequentemente,as propriedadesdos materiais
mudamcomo passardo tempo.Admite-sequeummaterialatingiuo fim dasuavida
útil quandoassuaspropriedadessobdeterminadascondiçõesdeusodeteriorama um
talpontoquea continuaçãodo uso destematerialé considerada,comoinsegura,ou
antieconômica.
De outraforma,pode-sepensarqueo estabelecimento,emprojeto,da vida
útil de umaestruturapodevariar,por exemplo,de 5 anos(estruturasde apoioem
canteirosde.obra)até100anosoumais(casodeobrasespeciais).
.METHA & MONTEIRO (1994)salientamque estadurabilidadeé avaliada
peloperíododetempoqueessaestruturaécolocadaemserviço(vidaútil).
Alguns autores brasileiros,tomando por base documentosexistentes,
apresentamalgumasdefiniçõessobredurabilidade.SOBRAL (1990)por exemplo
2 DurabilidadedasEstruturasdeConcreto 12
defineque"A durabilidadedeumconcretoé a suacapacidadederesistiraosagentes
destrutivose comportar-se satisfatoriamenteduranteum determinadoperiodo de
tempo. Esta propriedadedependedas condiçõesambientais,de um lado, e da
qualidadedo concreto,do outro".
De maneirageral,HELENE (1987a)descreveque para as estruturasde
concretodeve-seconsiderarosseguintesaspectos:
• agressividadedomeioambiente(aoconcretoe àarmadura);
• classificaçãodaresistênciado concretoaumdeterminadotipodeagenteagressivo;
• modelos(preferencialmentematemáticos)de deterioraçãoe envelhecimentodas
estruturasdeconcreto;
• correspondênciaentrea agressividadedo meio e a resistênciaà deterioraçãoda
estruturadeconcreto;
• avidaútil desejada.
SegundoPALERMO (1995),apesarde existiremalgumasdefiniçõessobre
durabilidadedadaspor normasestrangeiras,nãoháatualmentenenhumametodologia
de ensaiouniversalmenteaceitaparacaracterizara estruturaporosado concretoou
pararelacioná-Iaàsuadurabilidade.De acordocomo mecanismodedeterioraçãosão
especificadasmetodologias,combinadasou isoladamentecomo:
• absorçãopor imersãoe fervura(NBR 9778ou ASTM- C-642);
• penetraçãodeáguasobpressão(NBR 10787ouENV 206)
• resistividadeelétricavolumétricaeabsorçãoporcapilaridade(NBR 9779);
• permeabilidadeagases(métodoCembureauouKT- nãosãonormalizados).
No Brasilaindanãoexistenormaespecíficaquedefinadurabilidade.
Porém,atualmentea NBR-6118, queseencontraemprocessode revisãono
âmbitodo ComitêBrasileirodaConstruçãoCivil - CB-2 daAssociaçãoBrasileirade
2 DurabilidadedasEstruturasdeConcreto 13
NormasTécnicas,recebeentreoutraspropostasa incorporaçãodeum capítuloque
abordesomenteadurabilidadedasestruturascorrentesdeconcreto.
Dentrodessasrecomendações,DINIZ (1998)expõequequantoàsexigências
dedurabilidade,asestruturasdevemserprojetadas,construídase utilizadasdemodo
que,sobascondiçõesambientaisprevistase respeitadasascondiçõesdemanutenção
preventivaespecificadasno projeto,conservemsu~segurança,estabilidade,aptidão
emserviçoe aparênciaaceitável,duranteumperíodopré-fixadodetempo,semexigir
medidasextrasdemanutençãoereparo.
Além disso, incorpora-seque a durabilidadede uma estruturapassa a
dependerdacooperaçãomútuadeseisresponsáveis:
• o proprietário:definindosuasexpectativaspresentese futurasdeusodaestrutura;
• o responsávelpelo projeto arquitetônico:definindodetalhese especificando
materiais;
• o responsávelpelo projeto estrutural: definindo geometrias,detalhes e
especificandomateriaisemanutençãopreventiva;
• o responsávelpelatecnologiado concreto:definindocaracterísticasdemateriais,
traços e metodologiade execução,em conjuntocom os responsáveispelos
projetoestruturaleresponsávelpelaconstrução;
• o responsávelpela construção:definindometodologiascomplementaresda
construçãoerespeitandoo projetadoeespecificadoanteriormente;
• e finalmenteo proprietário/usuárioobedecendoascondiçõesdeuso,deoperação
e demanutençãopreventivaespecificadas.
2.2- VIDA ÚTIL
A vidaútil deummaterialou componentepodeserdefinidacomoo período
duranteo qualaspropriedadesdessematerialou componentepermanecemacimade
limitesmínimosadmissíveis.
Esseslimitesmínimosadmissíveisvariamemfunçãodascondiçõesa queos
materiaise componentesestejamexpostosou submetidos.Por exemplo,umconcreto
projetadocom determinadacomposiçãode materiaise resistênciamecânicapode
2 DurabilidadedasEstruturasdeConcreto 14
apresentarum desempenhovariado,dependendodo graude exposição:local,meio
ambiente,microrregião,compatibilidadedemateriais,etc.
Sendoassim,partindo-seda premissaque todos os fatoresintervenientes
foramconsiderados,a vidaútil de um materialou componenteé obtidoatravésde
umaanáliseestatística,conformeaFigura04:
Desempenho
Tempo
x
FIGURA 04- Vidaútilemfunçãodadistribuiçãoestatísticanormalde
componentes- Fonte:LICHTENSTEIN, 1985
DINIZ (1998)relataque a propostade texto da revisãoda NB-l passaa
entenderquea vidaútil de projetoé o períodode tempoao qualas estruturasde
concretomantêmas característicasexigidasparasuadurabilidadealemda vidaútil
passara serrelacionadatambéma partirde critérioscriadospelosseisresponsáveis
pelaestrutura.
E colocadoaindaque"o conceitodevidaútil aplica-seà estruturacomoum
todo ou às suaspartes.Dessa forma,determinadaspartesdas estruturaspodem
merecerconsideraçãoespecialcomvalordevidaútildiferentedotodo".
Tomandocomo referênciao CEB/FIP Model Code 1990, por vida útil
entende-seo períododetempono qualaestruturaé capazdedesempenharasfunções
paraasquaisfoi projetadasemnecessidadedeintervençõesnãoprevistas,ou seja,as
operaçõesde manutençãoprevistase especificadasaindana fasede projeto,fazem
2 DurabilidadedasEstruturasdeConcreto 15
partedo períodototalde tempoduranteo qualse admitequea estruturaestá
cumprindobemsuafunção.
A partirdomodeloclássicopropostoporTuuttiem1982,HELENE (1993)
propôsumaconceituaçãoe definiçãodevidaútil conformeFigura05 distinguindo
trêssituaçõese suascorrespondentesvidasúteisqueapesardeenfatizaro fenômeno
da corrosãopor sero maisfreqüentee conhecidopodeseraplicadoa todosos
mecanismosdedeterioração.
o
~z
wa.
:!:
w
cn
wC
manchas
fissuras
destacamentos
Redução de seção
Perda de aderência
mínimo de
projeto
vida útil de projeto
~ vida útil de serviço 1 •
vida de serviço 2
vida útil última ou total
I vida útil residual
vida útil residual .1
TEMPO
FIGURA 05- Conceituaçãodevida útil das estruturasde concretotomando-se
por referênciao fenômenodecorrosãodearmaduras(Fonte:HELENE, 1998).
Comopodeserobservadopelafiguraacima,podemserdefinidasasseguintes
vidasúteis:
vidaútil de projetoquecompreendeo períodode tempoquechegaaté a
despassivaçãodaarmadura.Issonãosignificaquenecessariamentea partirdesse
instantehaverácorrosãosignificativa.Esseperíododetempoé o,períodoque
deveseradotadonoprojetodaestrutura;
vidaútildeserviçooudeutilizaçãoquecompreendeo aparecimentodemanchas
na superficiedo concreto,fissurasno concretode cobrimentoou aindao
surgimentodo destacamentodesseconcretodecobrimento.Essefatovariade
2 DurabilidadedasEstruturasdeConcreto 16
casoa casosendoqueemalgunscasossomentedepoisdaquedadepedaçosde
concreto,colocandoemriscoa integridadedaestruturaouusuários,é quepode
sedefinircomoterminadaavidaútildeserviço~
vidaúltimaoutotaléo períododetempoquevaiatéarupturaoucolapsoparcial
outotaldaestrutura~
por último,introduziu-seo conceitodevidaútil residualquecorrespondeao
períododetempoemqueaestruturaaindaécapazdedesempenharsuasfunções
consideradoapartirdadatadeumavistoriaqualquerrealizada.
HELENE (1998)mencionaquehoje,apesardenãohaverespecificaçõese
metodologiasnormalizadasparaestimativadevidaútil, existemmétodosquesão
empregadosparasepreveravidaútildeumaestrutura.
Essa previsãopodeser feitaatravésde métodoscombaseem enSaIOS
acelerados,métodosdeterministase finalmenteatravésdemétodosestocásticosou
probabilistas.
2.3- MANUTENÇÃO DAS CONSTRUÇÕES
A primeiratendênciadetodomaterial,queexigiuenergiaparasuaelaboração,
épassardeumaformatermodinamicamenteinstável,paraumasituaçãoestável.Essa
estabilidadeé conseguidaatravésde suavoltaao seuestadonatural,comose
encontrananatureza.
Osconcretostêmsidoproduzidoscom11<pH<12,5,extremamentebásico
e necessitamparaisso umaelevadaaplicaçãode energia,permanecendonuma
situaçãoinstável,queporsuaveztenderáaassumirumasituaçãoestável.
Essacaracterísticaportanto,paraamaioriadosmateriais,estáassociadaàsua
degradação.O importantenessecasoé a interferênciano sentidode reduzira
velocidadecom que isso ocorre,associando-sea uma condiçãode vida útil
previamenteestabelecida.
Isso se conseguecom o estabelecimentode proteçõesàs construções,
realçando-seo comportamentode um ou maisparâmetrosassociadosao meIO
ambientee,suamanutençãoperiódica,estabelecidaemcadacaso.
2 DurabilidadedasEstruturasdeConcreto 17
o programade manutenção,por suavez, estaráassociadotambémcom a
tipologiada obra,vistoqueno projetoa escolhadosmateriaise a composiçãofinal
do produto,paracadacaso,deveráestarassociadaà responsabilidadee riscosquea
obrairá ofereceràspessoase aoprópriomeioambiente.Essasituaçãopodeservista
abaixo:
Desempenh Intervençilcs
Desempenho
Mínimo
Tempo
t [vld~lI)
FIGURA 06- Relaçãoentredesempenho,manutençãoevida útil,
Fonte: LICHTENSTEIN, 1985
Como observadona Figura 06, toma-seimperativoafirmarque passado
determinadotempo,a construçãovai apresentarum desempenhoinsatisfatório.A
ocorrênciadessasituação,fazendo-seanalogiacomo significadodevidaútil, obtida
atravésdeumaanáliseestatística,a questãodascondiçõesde exposiçãoa queuma
obra de mesmatipologiafica exposta,com variáveiscondiçõesambientais(sítios
diferentes),culminapor interferirno tempo de vida da obra sob condiçõesde
desempenhosatisfatório.
De outra forma,os projetosinadequados,execuçõesmal elaboradas,uso
inadequadocomrelaçãoà propositurainicialprevistano projeto,etc.,podemlevara
desempenhosinsatisfatóriosemcurtoespaçodetempo.
Em certasocasiões,é necessárioque se façamgrandesintervençõesem
construções-problema,a fim dequeelaatinjaumnívelsatisfatóriodedesempenhoe
possaserutilizada.
Ressalta-senoentantoque,geralmente,oscustosdessasintervençõestornam-
seextremamenteelevadoso queinviabilizasuarevitalização.
2 DurabilidadedasEstruturasdeConcreto 18
Assimsendo,torna-seoportunose ter emmentequeas intervençõese
manutençõestornam-seviáveisatéo instanteemque,ousejustifiqueplenamentea
aplicaçãoderecursosvultososcomparativosaovalorculturaldaobraou, inviáveis
quandoessecustotorne-setalqueparaumprolongamentodeumcurtoperíodode
tempodedesempenhosatisfatório,hajanecessidadedegrandesinvestimentos.
A Figura07retrataessasituação,ondeo tempotI refere-seaumperíodode
amaciamentodaconstruçãoe,t2representaavidaútil(custodemanutençãoaltoX
pequenoacréscimona utilizaçãodo produtoem condiçõesde desempenho
satisfatório),ondeparaa retomadade desempenho,atravésdasintervenções,os
custosdemanutençãoe reparos,tornam-seextremamenteelevadose sãoeficientes
emcurtoespaçodetempo.Por outrolado,procura-seduranteo tempotI, realizar
todasascorreçõesqueserãomenosonerosasnesseinstantepelofatodequeessa
observaçãopoderásero pontode origemde degradaçãoe comprometimentode
outrossubsistemas.
Porexemplo,umfalhanosistemadeimpermeabilizaçãodeumafachadaque
propiciará,numfuturonãodistante,o comprometimento,na situaçãodeuso,dos
subsistemas:pinturas,revestimentosargamassados,revestimentosde madeira,
tecidos,sistemaelétrico,estrutura,etc.Muitasvezes,ascorreçõesnesseinstantetI
ocorreráanteriormenteàutilizaçãodaconstrução.
FIGURA 07 - Variação
dos custos de manu-
tençãoe reparoaolongo
do tempo - (Fonte:
LICHTENSTEIN, 1985)
Tempo
2 DurabilidadedasEstruturasdeConcreto 19
2.4 - FATORES QUE INFLUENCIAM A DURABILIDADE DO
CONCRETO
METHA &MONTEIRO (1994)apresentama águacomofatorcentralparaa
maioriados problemasde durabilidade,pois estacausamuitostipos de processos
fisicosdedegradação.Em segundolugar,os fenômenosfisicose químicosassociados
com os movimentosda água (contendoíons agressivos)em sólidos porosos
(concreto)que sãocontroladospelapermeabilidadedo sólido.Ou seja,o fluxo de
líquidos,íonse gasesno concretoestãodiretamenteligadosà durabilidadedestee a
suaresistênciamecânica.
Sendoassim,o estudodapermeabilidadeédesumaimportância.
2.4.1- POROSIDADE E PERMEABILIDADE
o termopermeabilidadetemsidousadoparadiferentespropriedadese tem
sido, algumasvezes,confundidocom porosidade.A Figura 08 permiteilustraras
diferençasentreporosidadeepermeabilidade.
Materialporosoe Altaporosidadee
irnDermeável baixapermeabilidade
ilustrativosobreporosidadee
permeabilidade(Fonte:Olivei-
ra & Relene; "Proteção e
ManutençãodasEstruturasde
Concreto".Rev. Engenharia,
n0485,p. 13,SãoPaulo/1991).
EsquemaFIGURA 08
Baixaporosidadee
altapermeabilidade
6°6 () 61
O ° 6 6
606 6 °
Materialporosoe
permeável
2.4.1.1.- POROSIDADE
É um fenômenoque se correlacionacom o volume, distribuiçãoe
característicasdeporosquepodemou nãoserinterconectados.Isto significaqueo
2 DurabilidadedasEstruturasdeConcreto 20
materialpodepossuirporosinternos,nãopermitindo,porém,a passagemdeágua
atravésdestes.
SegundoOLIVIER (1998)emtermosdedurabilidade,ascaracterísticasmais
importantesdaporosidademédiasãoo diâmetrodosporose a conectividadedeum
sistemaporoso.
O autorrealizouensaiosde penetraçãode mercúrioem amostraspara
diferentesperíodosdehidrataçãocomummesmofatorágua/cimentoeconstatouque
o diâmetrodos porosdiminuiemfunçãoda hidrataçãodos produtos.Poréma
distribuiçãodosporostambéméumafunçãoquevariacoma relaçãoágua/cimento,
poisemumapastadecimentofresca,no seusprimeirosinstantes,os espaçosque
ficamentreosgrãosdecimentosãoafetadospelaáguacontida.
Quandoseanalisaainfluênciadasadiçõesnaspastasdecimento,o autorfrisa
quenasprimeirasidades,a porosidadee o tamanhodosporosaumentaquandose
utilizacinzasvolantesouescóriagranulada;issoocorreemfunçãodeumahidratação
lenta.Em contrapartida,quandoseanalisouessaspastasparalongosperíodos,as
característicasda pastamelhoraramapresentandoumaporosidademenoralémde
diminuíremosdiâmetrosdosporos.
OLIVIER (1998)mencionaaindao efeitobenéficoda utilizaçãoda sílica
ativa.Ao analisarseusefeitossoba pastade cimentoendurecidaverificou-sea
diminuiçãotantodaporosidadequantododiâmetrodosporosquandoseempregam
asadiçõesreferidaseaditivoscompatíveis.
2.4.1.2.- PERMEABILIDADE
A permeabilidadeé a vazãodeáguaatravésdeumcorpodadaumacerta
pressãoetemperatura.Essavazãodependedotamanho,dacontinuidadedosporose
dasuadistribuiçãoenãosomentedaporosidadeemsi.
SegundoNEVILLE (1982)qualquer~atorquemodifiqueessaporosidade
influenciana permeabilidade.Algunsfatoresa seremcitadossão:a dosagemde
cimentoeáguanoconcreto,aaderênciapasta-agregado,graudehidrataçãodapasta,
tipodeagregadoutilizado,adiçõeseaditivosentreoutros.
2 DurabilidadedasEstruturasdeConcreto 21
SOBRAL (1990)acrescentaqueo fluxodeáguano concretoé semelhanteao
fluxoatravésdequalquercorpoporoso.Primeiramenteumadadaquantidadedeágua
penetrano sólido pelapressãoexternae pelasforçascapilares,até que se sature
cessandoasforçascapilarese estabeleceumfluxo quepodeseravaliadopelalei de
Darcy:
Q=KeieA;
Onde: Q =vazão
K =coeficientedepermeabilidadedeDarcy
i =MI / L =gradientehidráulico;
A= área.
Nessa expressão,SOBRAL (1990) salientaque o coeficientede
permeabilidade(K) équevaicontrolaressefluxoatravésdoconcreto.
o termopermeabilidadeé estritamenterelacionadocomo fluxoqueocorre
sobaaplicaçãodeumapressãodiferencial.
Paraumaanálisemacroscópicada permeabilidadeconsidera-sea seguira
permeabilidadedapastadecimento,apermeabilidadedosgases,apermeabilidadedo
agregadoefinalmenteapermeabilidadedoconcreto.
2.4.1.2.a- Permeabilidadedapasta
De acordocomSOBRAL (1990),emumapastade cimentoendurecidao
tamanhoe a continuidadedosporosqueaparecemdurantea hidratação,é queirão
controlaro coeficientedepermeabilidade(K) ondea águaadicionadaaocimentoé
responsávelindiretapela formaçãodessesporos e consequentementedesta
permeabilidade.O mecanismoapresentadoporMETHA &MONTEIRO (1994)para
aformaçãodosporosnumapastadecimentoé:
• a pastadecimentorecémmisturadapossuigrandequantidadee continuidadede
porostendoumcoeficientedepermeabilidade(K) grande;
• iniciaa hidrataçãoda pastade cimentoe os porosvão sendosegmentados
diminuindoo coeficientedepermeabilidade(K);
2 DurabilidadedasEstruturasdeConcreto 22
• apósa totalhidrataçãoda pastade cimento,30 % da porosidadecapilaré
alcançada,ouseja,paraumaporosidadecapilarnapastamenorqueessevaloro
coeficientedepermeabilidadenãoapresentaumadiminuiçãosubstancial.
A quantidadede água na pasta é indiretamenteresponsávelpela
permeabilidadejá que, segundoSOBRAL (1990), determinao espaçototal e
posteriormenteo espaçovaziodevidoasreaçõesdehidratação,ondequantomaiora
relaçãoágua/cimento,umnúmeroelevadodeporosgrandese bemconectadoso
concretoirá conter,e maiortempoparaatingira descontinuidadedaredecapilar
(30%).
Ou seja, a permeabilidadeda pastade cimentodependeda relação
água/cimentoe do graude hidrataçãodo mesmo.Em geral,quandoa relação
água/cimentoé altae o graudehidrataçãoé baixo,a pastateráaltaporosidade
capilar;ela conteráum númerorelativamenteelevadode porosgrandese bem
conectadose,portanto,o seucoeficientedepermeabilidadeseráalto.
2.4.1.2.b- Permeabilidadeaosgases
A permeabilidadeaosgasesdeboasargamassase concretosétãobaixa,que
sãorarasas determinaçõesprecisasdessapropriedade.Sob iguaisgradientesde
pressão,o oxigêniodevepenetraratravésdoconcretomaisrapidamentequeo CO2,
vapordeH20 ouágua,devidoàssuascaracterísticasmoleculares,masdificilmenteos
gradientesde pressãosãoelevados(RILEM, 1976).A pressãoparcialdosgases
agressivosnoarémuitobaixa- parao C~ daordemde10-4MPa - poisdependem
desuaconcentraçãonoar,quetambémébaixacomparativamenteàconcentraçãodo
O2 eN2.
O dióxidodecarbono(C02) parecenãopenetrarnoconcretoalémdazona
carbonatada,sendosuapressãodecontatoproporcionalaoteordeCO2 daatmosfera.
A permeabilidadeao CO2 diminuicoma carbonataçãodo concreto,quetendea
coJmatarosporosdoscapilares.
A permeabilidadeaosgasesagressivosreveste-sedeimportânciaquandose
trata,porexemplo,delajese partessuperioresdeinterceptoresdeesgoto.O fluido
2 DurabilidadedasEstruturasdeConcreto 23
transportadopodegerarsulfetos(S-) inicialmenteemformadegássulfidricoH2S. Ao
estarem contatocom o concretoe na presençade bactériasaeróbias,essesgases
podemoxidar-se,transformando-seemH2S04 e contribuindoparaa aceleraçãoda
corrosão.
A permeabilidadeaosgasesdiminuinosconcretosemambientesúmidos,pois,
alémda eventualformaçãosuperficialde microfissurasde retração,a umidadee a
águapresentesnosporosdificultamo movimentodosgases.Daí o fato consagrado
deobservarem-semaioresprofundidadesdecarbonataçãoemambientessecos(V.R.<
80%),ou submetidosaciclosdesecagemeumidecimento.
2.4.1.2.c-Permeabüidadedoagregado
SegundoMETHA & MONTEIRO (1994)o volumedeporosnamaioriados
agregadosnaturaisestánormalmenteabaixode3% e raramenteexcede10%quando
comparadosà porosidadecapilarde 30 a 40% das pastastípicasde cimentoem
concretoendurecido.Os autores,baseadosempesquisasfeitasporPOWERS (1958),
mostramnaTabelaO 1queo coeficientedepermeabilidade(K) dosagregadosvariam
da mesmaforma que os coeficientesde permeabilidadeda pasta de cimento
endurecida.
TABELA 01- Comparaçãoentrepermeabilidadedeagregados(rochas)epasta
decimentoPortland(POWERS,1958& POWERS apudNEVILLE, 1976).
TipodeRocha
Basaltodenso
Dioritodequartzo
Mármore
Mármore
Granito
Arenito
Granito
Coeficientede
permeabilidade(cm!s)
2,47X 10-12
8,28X 10-12
2,39X 10-11
5,71x 10-10
5,35x 10-9
1,23X 10-8
1,56X 10-8
relaçioalcdapastahidratadacomo
mesmocoeficientede
permeabilidade
0,38
0,42
0,48
0,66
0,70
0,71
0,71
2 DurabilidadedasEstruturasdeConcreto 24
Atravésda Tabela01, deve-seobservarque parapastascom mesmo
coeficientedepermeabilidadedo agregadoa relaçãoágua/cimentoéproporcionalao
coeficientedepermeabilidadedo agregado.Ou seja,a relaçãoágua/cimentomais
baixaserelacionacomo menorcoeficientedepermeabilidadedo agregado.Assim
sendo,pode-seafirmarqueo coeficientedepermeabilidadeda pastaé menorqueo
doagregado.
SegundoMETHA &MONTEIRO (1994),arazãopelaqualalgunsagregados
com baixaporosidadeapresentampermeabilidademuito maior que em pastasde
cimentoé queo tamanhodos poroscapilaresnos agregadosé normalmentemuito
maiorestandonafaixade l011m enquantoqueaspastasestãona ordemde 10nma
100nm.
2.4.1.2.d- Penneabilidadedosconcretos
SegundoHELENE (1986),os concretosterãopermeabilidademaiorquea da
pastapurae totalmentecurada;porém,emgeral,menorquea permeabilidadedos
agregadoscomosquaisforampreparados.
Essa maior impermeabilidadedas pastas- segundoalgunspesquisadores-
deve-seao efeitode tamponamentoe obturaçãopelo gel de cimentoe à menor
dimensãodoscapilares,apesardestesserem,via de regra,emmaiornúmeroqueos
presentesnasrochas.
De acordocom o que foi apresentadoanteriormente,se foremutilizados
agregadoscom baixa permeabilidadejuntamentecom a pasta de cimento; a
permeabilidadedo sistemadeveriadiminuir,pois estesagregadosinterceptamfluxo
dentroda matrizda pasta.Todavia,segundoMETHA & MONTEIRO (1994),a
permeabilidadeda argamassaou concretoé maiorque a permeabilidadeda pasta,
devidomicrofissuraspresentesna zonade transiçãoentreo agregadoe a pastade
cimento.
Conformeos autores,o tamanhoe a granulometriado agregadoafetamas
característicasde exsudaçãode uma misturade concreto,a qual, por sua vez,
influenciaa resistênciadazonadetransição(exsudaçãointerna).
I
2 DurabilidadedasEstruturasdeConcreto 25
Nesseaspecto,PAULON (1996)salientaaindaquenaregiãodecontatoentre
apastadecimentoeo agregado,quantomenoraincidênciadefissurasnessazonade
transiçãomenorapermeabilidadedoconcretoemaioradurabilidade.
PAULON (1996)apresentaaindaquea zonadetransiçãocontémcristais
maiorese emmaiorquantidadequeaquelesencontradosna massade cimento
hidratado,alémdofatodessescristaismostraremumaorientaçãopreferencial,o queé
umaspectofavorávelà propagaçãode fissuras.Pelasrazõesexpostas,a zonade
transiçãoé a partemaisfracadoconcretoendurecidosendonestaa ocorrênciadas
primeirasações irreversíveisresultandoem microrrupturasquandohouver
compressãoe fissuraçãoe fechamentode porosquandosujeitaà traçãoou ao
cisalhamento.
Umaveziniciadaafissuração,estasepropagadeumazonadetransiçãopara
a outra,ondena maioriadoscasosa fraturasegueo contornodos agregados,
facilitandoa entradadeagentesagressivosnointeriordoconcreto,parao casodos
concretosconvencionais.
SOBRAL (1990)acrescentaaindaemrelaçãoà permeabilidadedoconcreto,
quequandoháumexcessodeágua,umdeterminadonúmerodegrãosdeagregados
tempartedasuasuperficiepraticamentedescoladadapasta,devidoaáguaimpedira
aderênciadamesmaao agregado(exsudaçãointerna).Assim,quantomenorfor a
possibilidadededeslocamentonasuasuperficiedecontato,menorseráapercolação
atravésdessasuperficie.
Devidoà grandeimportânciadazonadetransiçãonaligaçãopasta-agregado,
estudosestãosendorealizadosvisandomelhoraro desempenhodessazonade
transição.
No entanto,já éconhecidoqueseaumentandoacoesãodaspastasatravésdo
usodeadiçõeseaditivos,esseefeitoépraticamenteeliminado.
2 DurabilidadedasEstruturasdeConcreto 26
140
120
UJ
o 100« o::::ilI! 80« ~~o:: EUJO
60a.~
UJbo'"":
.J<: 40UJ I-ZUJ§ 20u. wo()
/
/J.,/
V
.2 .3 .4 .5 .6 .7 .8
RELAÇÃO ÁGUA/CIMENTO kgIkg
FIGURA 09 - Influência da relaçãoágua/cimentona permeabilidadede pastas
de cimentoPortland altamentehidratadas(93%)
(POWERS,1958,& POWERS
apudNEVILLE, 1976).
A nívelilustrativo,tomandoa Figura09 comoreferência,pode-sefazeruma
analogiaao correlacionaras resistênciasdos concretoscom suaspermeabilidades.
Mesmocoma permeabilidadedaargamassaou concretosermaiorquea dapasta,os
coeficientesapresentammesmocomportamentoproporcionalmente.Assim sendo,
segundoasclassificaçõesderesistênciaorientadasporHELENE (1998),umconcreto
com classede resistênciaefêmera(CIO a C20) e relaçãoalc ~ 0,62 apresentaum
coeficientede permeabilidadepor volta de 40e10-12crn/g,enquantoque,paraum
concretoresistente(C35aC45)comrelaçãoalc=0,50,esseapresentaumcoeficiente
de permeabilidadepor voltade 18e10-12crn/ge paraconcretosduráveis(C50) com
relaçãoalc~0,38,o coeficientedepermeabilidadechegaapraticamentezero.
Como a maioriados concretosencontradosusualmentenas nossasobras
apresentamclassesderesistênciavariandodeCIO aC20,pode-seconcluirquegrande
quantidadedenossasestruturasapresentamconcretosde baixíssimaqualidade,com
altaporosidade,grandepermeabilidadee consequentementebaixascaracterísticasde
durabilidade.Possivelmenteestaé a explicaçãopelagrandequantidadede obrasque
apresentamproblemasdecorrosãodearmaduras.
2 DurabilidadedasEstruturasdeConcreto
2.4.2- Adsorção
27
SegundoOLIVEIRA & HELENE (1991),é umprocessono qualmoléculasde
águaseaderemàsuperficiedoconcreto.Na adsorçãofisica,asmoléculasdeáguaficam
aderidasà superficiedo adsOlventedevidoa forçasde Van der Waals.Na adsorção
química,asmoléculasdeáguasãoadsorvidascomoresultadodeumareaçãoquímica.
2.4.3- Absorção
OLIVEIRA & HELENE (1991)colocamqueéumprocessopeloqualo concreto
absorveumfluidoparapreencherespaçosvaziosinternosnomaterial,atravésdetensões
capilares.
A absorçãode águado concretoé um dos fatoresmaisdificeisde serem
controlados.Em princípio,quantomenorfor o diâmetrodoscapilares,maioraspressões
capilareseconsequentemente,maioremaisrápidaabsorçãodaágua.
Reduçõesnarelaçãoágua/cimentoparecemcontribuirparareduzira absorção,
porém,à medidaquetomamo concretomaisdensoe compacto,diminuemo diâmetro
doscapilarese,desdequeestessejamintercomunicáveis,podemaumentaraabsorçãodos
capilares(alturada coluna).Porém,as pesquisastemdemonstradoquenessecaso,a
importânciadessescapilaresnãosãosignificativosparaadurabilidade.No outroextremo,
concretosporososabsorvempouca água por capilaridade,mas acarretamoutros
problemasinsuperáveisdepermeabilidadeecarbonataçãoacentuada.
Aditívosimpermeabilizantesincorporadosà massade concretoe revestimentos
externoshidrófugospodemreduzirdrasticamenteo riscodeabsorçãodeáguaprejudicial
comono casodospésdepilarese estruturassemi-enterradase consequentementenas
armadurascontíguasnessasestruturas.De qualquerforma,é sempreconveniente
aumentaros cobrimentosdo concreto,quandoseestádiantede situaçõesde riscode
absorçãodeáguasagressivasàsarmadurasdeaço.
Finalmente,deveserconsideradoo fatodemaioroumenorgraudesaturaçãodo
concreto,ouseja,nãoháabsorçãodeáguaemconcretossaturados,porémpodeocorrero
fenômenoda difusãominimizando-a.Em peçaspré-moldadasou elementosque já
2 DurabilidadedasEstruturasdeConcreto 28
tiveramoportunidadede entrarem equilíbriocom o meioambiente,secam-se
parcialmente,sendoportanto,inevitávelaabsorçãod'água.
O fenômenodadifusãoéumprocessoatravésdoqualumlíquido,gásouíon,
podepassaratravésdoconcreto,soba açãodeumgradientedeconcentração.Este
gradienteé definidoparacadatipodematerialcomoum"coeficientededifusão"ou
"medidadedifusividade".
O processoserámaisintensoquantomaioro gradientedeconcentraçõesde
elementosdissolvidosnosmeiosaquososdosporosdeconcreto.comoquantodo
meioambiente,tendendoaumequilíbrio.Daío fatojá conhecidodequemeiosmuito
permeáveiscomrenovaçãodaáguaemcontato(areiase águasemmovimento),são
muitomaisagressivosqueambientesondeavelocidadederenovaçãoébaixaounula
(argilaseáguasestagnadas).
Sendoadifusãoumfenômenodetransportedemassaatravésdeumfluido,é
deseesperarqueoprocessodiminuaquantomaiscompactoforo concreto.
2.5CLASSIFICAÇÃO DAS CAUSAS DE DETERIORAÇÃO DO CONCRETO
METHA & MONTEIRO (1994)agruparamas causasfisicasem duas
categorias:desgastesuperficialdevidaa abrasão,cavitaçãoou ero,sãoe fissuração
devidoa diferentesgradientesdetemperaturae umidadee carregamentoestrutural.
Da mesmaformaagruparamascausasquímicasemtrêscategorias:hidrólisedos
componentesda pastade cimentopor águapura,trocasiônicasentrefluidos
agressivose apastadecimentoe reaçõescausadorasdeprodutosexpansíveis.Essa
classificaçãopodesermelhorvisualizadaconformeaFigura10mostradaaseguir.
Deve-seressaltarqueadistinçãoentreascausasfisicasequímicasdedeterioração
é arbitráriapoisasduassesobrepõem,ouseja,geralmenteumadeterioraçãodecausa
fisicaacarretaráemumadeterioraçãodecausaquímicaevice-versa.
CLASSIFICAÇÃO DAS CAUSAS DE DETERIORAÇÃO DO
CONCRETO
I
I
CAUSAS FÍSICASI CAUSAS QUÍMICAS
I I
I III
1) Desgaste
2)Fissuração1) Reaçõesenvol-2) Reaçõesde3) Reaçõescom
da
vendohidróliseetrocaentefluidos formaçãode
superficie
-mudançadevolume lixiviaçãoagressIvoseaprodutos
-
cargaestrutural pastadecimentoexpanSIVOS-
abrasão -exposiçãoà II- erosão extremosde- cavitação temperatura
l'v
b~
~
~
"-
§:
1}
§-
""
~
~
E'
~
""
1}
~
:::l~
~
8'
formaçãodesais
insolúveis
ataquequímicopor
soluçõescontendosais
demagnésio
agregado
hidrataçãodo CaO
e MgO expansivos
corrosãodas
armaduras
FIGURA 10- Classificaçãodascausasdedeterioraçãodo concreto( METHA & MONTEmO, 1994).
l'-)
>O
2 DurabilidadedasEstruturasdeConcreto
2.5.1- DETERIORAÇÃO DO CONCRETO POR AÇÕES FÍSICAS
30
As causasfisicasparaa deterioraçãodo concretosãoclassificadosem:
desgastesuperficialefissuraçãodeacordocomMETHA & MONTEIRO (1994).
2.5.1.1-Deterioraçãodevidoaodesgastesuperficial
A perdade massaa partir da superficiede concretopode ocorrer
progressivamente,devidoàabrasão,erosãoecavitaçãoouaindalixiviação.
A abrasãorefere-seprincipalmenteao atritoseco,tal comodesgastede
pavimentosepisosindustriaisdevidoaotrafegodeveículos.
A pastadecimentoendurecidanãopossuiumaaltaresistênciaao atrito.A
vidaútildoconcretopodesersignificativamentediminuída,sobcondiçõesdeciclos
deatritorepetidos,especialmentequandoapastadecimentotemaltaporosidadeou
baixaresistênciaeéprotegidainadequadamenteporumagregadodebaixaresistência
aodesgaste.
A erosãoéusadaparadescreveraaçãodefluídoscontendopartículassólidas,
queocorreprincipalmenteemestruturashidráulicastaiscomovertedouros,canaise
condutos.
Umfluidocontendopartículassólidasemsuspensãoaoentraremcontatocom
o concreto,podecausardesgastesuperficialatravésda açãode escorregamento,
rolamentooucolapsodaspartículas.A velocidadedeerosãosuperficialdependeda
porosidadeou resistênciado concretoe, evidentemente,da quantidade,tamanho,
forma,densidade,durezaevelocidadedaspartículas.
A cavitaçãoocorredevidoaocolapsodebolhasdevaporsobresuperficiesde
concreto,predominantementeemestruturascontendoáguaemaltavelocidadecomo
vertedouros,tubosdesucçãoecanais.
Nas águasemvelocidade,bolhasde vaporformam-sequandoa pressão
absolutalocal em um dadoponto é reduzidaa pressãode vapor ambiente
correspondenteatemperaturaambiente.Comoasbolhasdevaporsemovimentamno
sentidodescendente,coma águaentrandoemumaregiãodepressãomaisalta,elas
colapsamcomgrandeimpacto,poisapesardapressãonegativaestarlimitadaaaté10
2 DurabilidadedasEstruturasdeConcreto 31
m.c.a(metrospor colunad'água),a superfíciede cadabolhaque se chocacom o
concretoémuitopequena,causandograndeesforçodearrancamento.
2.5.1.2- Deterioraçãodevidaà fissuração
O aparecimentodefíssurasemumasuperfíciedeconcretoprovocao aumento
de sua permeabilidade,que por sua vez dá origema um ou mais processosde
deterioraçãoquímica.Os efeitosdessadeterioraçãoquímicasãofísicos,porquehá o
enfraquecimentodapastadecimentoendurecidoe
a conseqüentevulnerabilidadedo
concreto,porexemplo,àabrasãoeaerosão.
Quantoas causasfisicaspara o aparecimentode físsurasé a exposiçãoà
temperaturasextremas,ou seja,à açãodegelo-degeloe do fogo. As demaiscausas
serãoabordadasmaisdetalhadamenteno Capítulo3 ao setratarde fissurasno item
Sintomatologia.
Em climas frios ou em obras para fins frigoríficos, a deterioraçãode
pavimentos,murosdecontenção,pontes,temcomoumadasprincipaiscausas,a ação
dos ciclosde gelo-degelo.A açãodestesciclos sobreo concretopode ocorrerde
váriasformas.
A maiscomumé a expansãoprogressivadamatrizdapastadecimento,onde
POWERS (1958)elucidaquea águaa baixastemperaturascomeçaa secongelarna
cavidadecapilarprovocandoaumentode volumedessecapilare consequentemente
umadilataçãonessacavidadeda ordemde 9% ou entãoa expulsãodo excessode
águaparaforadocorpo,ou ambososefeitos.
Duranteesseprocesso,uma pressãohidráulicaé geradae sua magnitude
dependedadistânciaatéa parteexteriorquepermitea fuga,dapermeabilidadee da
velocidadedeformaçãodegeloqueformaráentãopossíveisfissuras.
O concreto,quandosubmetidoà açãodo fogo,apresentaperdamaislentade
resistênciaatéaproximadamente400°C, caindodepoismaisrapidamenteà medida
quea temperaturasetomamaiselevada.Com temperaturaemtomo de 800°C, a
resistênciaà compressãodo concretofica reduzidaa cercade 25% do seuvalor
original.
A Figura11ilustraessecomportamentodo concreto.
2 DurabilidadedasEstruturasdeConcreto
(% )
100 .-
80
a:> .-
40 .-
20 .-
32
Resistênciaàcompresslo como uma
porcentagemda resis1ência
inicial X Temperatura
Agregado calcáreo
;., /'...•...~..
...............".." Agregado sílica
"'-,."'/
200 400 lDJ 800
Temperatura ( o C )
FIGURA 11- A influênciada temperaturae do tipode agregadosobrea
resistênciaacompressãodoconcreto(Fonte:LEITE &SAAD,1992).
2.5.2
QUÍMICAS
DETERIORAÇÃO DO CONCRETO POR REAÇÕES
oataquequímicoconsistenumatrocademassaentreo concretoe o meio
ambiente,o queresultaeventualmentena modificaçãode certaspropriedadesdo
concreto.
ParaMETHA & MONTEIRO (1994),adeterioraçãodoconcretoporreações
químicas,envolvegeralmenteinteraçõesquímicasentreagentesagressivosnomeio
externoe os constituintesdapastadecimento.Porémexistemexceçõescomoas
reaçõesálcali-agregados,a hidrataçãoretardadado CaO e MgO e a reação
eletroquímica.SalientamaindaquequalquermeioexternocompH <12,5podeser
classificadocomoagressivo,já queemumapastadecimentoPortland,a fasesólida
seencontraemequilíbrioestávelcomumfluidoqueapresentepHentre12,5e 13,5.
Dentreas reaçõesquímicasqueenvolvema pastade cimentoendurecida
destacam-se:
2 DurabilidadedasEstruturasdeConcreto 33
a) as reaçõesenvolvendohidrólisecausandoa lixiviaçãodo hidróxidode cálcio
Ca(OH)z e expondoos outros componentescimentíceosa possíveisataques
químicos;
b) reaçõespor trocade cátionsquepodemcausartrêstipos dereaçõesdeletérias.
Dentrodessasreaçõessãodestacadasasqueformamsaissolúveiscomoo cloreto
de cálcio,acetatode cálcio,cloretode alumínio,cloretode ferro e com maior
destaqueosácidoscarbônicoeo sulfürico.
Ainda podemser formadossais de cálcio insolúveise não expansivos(ácido
oxálico,tartáricoe fluorídrico)e o ataquequímicopor soluçõescontendosaisde
magnésio(cloreto,sulfatooubicarbonatodemagnésio)queaointeragiremcomo
silicatode cálcio hidratado(C-S-H), transformam-seem silicatode magnésio
hidratado(Mg-S-H) quenãopossuicaracterísticacimentícea.
c) reaçõesformandoprodutosexpansivosfazendocomqueocorramtensõesinternas
que se manifestampelo fechamentode juntas de expansão,deformaçõese
deslocamentosseguidosdefissuração,lascamentoepipocamentodaestrutura.
São associadoscom as reaçõesquímicasexpansivasno concretoquatro
fenômenos:ataquepor sulfato,ataqueálcalis-agregado,hidrataçãoretardadadeCaO
eMgO livrese corrosãodaarmaduranoconcreto.
2.5.2.c.l Ataque por sulfatos
BRANDÃO (1998)relataque os sulfatospodemser encontradosem solos
(ex.: argilas),dissolvidosemáguade lençolfreático,ematerroscontendoresíduos
industriais(ex.:escóría)etambémnaáguadomar.O ataquepor sulfatoscontidosna
águado marémenosseverodo quepor sulfatosdissolvidosemáguafreática,devido
à presençade cloretosque amenizamos efeitosdas reaçõespois estetem uma
tendênciadeformarinicialmenteumcloro-aluminato,conhecidopor SaldeFridell,de
modoqueo comportamentoexpansivoassociadoàformaçãodesulfo-aluminatofica
inibido.
2 DurabilidadedasEstruturasdeConcreto 34
o ataquesedápelasreaçõesdossulfatoscomo hidróxidodecálciolivre
(Ca(OH)2)e comos aluminatosdecálciohidratados(3CaO. Ah03 . 12H20ou,
simplesmente,C3A), resultantesda hidrataçãodo cimento.Os produtosdessas
reações,respectivamente,o gesso(CaS04. 2H20)e o sulfo-aluminatode cálcio
conhecidocomoetringitaou Sal de Candlot(3CaO. Ah03 . CaS04. 31H20),
cristalizam-secomaáguanumprocessoacompanhadoporaumentodevolume.Esta
expansãoé seguidadefissuraçãoprogressivadeconfiguraçãoirregular,facilitandoo
acessoa novassoluçõesdesulfato.Podeocorrer,também,desprendimentodelascas.
O concretoadquireumaaparênciaesbranquiçadacaracterística.
2.5.2.c.2 Reaçãoálcalis-agregado
KIHARA etal.(1998)explicamquea reaçãoálcalis-agregado(RAA) é um
processoquímicoondealgunsconstituintesmineralógicosdoagregadoreagemcom
oshidróxidosalcalinos(provenientesdocimento,águadeamassamento,agregados,
pozolanas,agentesexternos,etc.)queestãodissolvidosna soluçãodosporosdo
concreto.Comoprodutoda reaçãoforma-seum gel hidroscópicoexpansivo.A
manifestaçãoda reaçãoálcalis-agregadopode se dar de váriasformas,desde
expansões,movimentaçõesdiferenciaisnasestruturasefissuraçõesatépipocamentos,
exsudaçãodogeldeereduçãodasresistênciasàtraçãoecompressão.
O tipo defissuraprovocadapor estetipodereação,atingema superflcie
externadeformairregularsendoreferidascomofissurasmapeadas.
Atualmentesãodistinguidostrêstiposdeletériosdareação:
• reaçãoálcali-sílicaqueenvolveapresençadesílicaamorraoucertostiposde
vidrosnaturais(vulcânicos)eartificiais;
• reaçãoálcali-silicatoqueédamesmanaturezadareaçãoálcali-sílicaporém,o
processoocorre mais lentamente,envolvendoalgunssilicatospresentesnos
feldspatos,folhelhos,argilosos,certasrochassedimentares(comoas grauvacas),
metamórflcas(como os quartzitos),e magmáticas(como os granitos)e,
fundamentalmente,a presençade quartzodeformado(tensionado) e minerais
expanslVOS;
2 DurabilidadedasEstruturasdeConcreto 35
• reaçãoálcali-carbonatoque ocorre entrecertoscalcáriosdolomíticose as
soluçõesalcalinaspresentesnosporosdoconcreto.
METHA & MONTEIRO (1994) relatamque a reaçãoálcali-sílicaé pelo
menosumadascausasdedeterioraçãodeestruturaslocalizadasemambientesúmidos
como:barragens,estacasdepontese estruturasmarinhas.
2.5.2.c.3 HidrataçãodoMgO eCaO cristalinos
METHA & MONTEIRO (1994), mostramque quando MgO e CaO
(calcinado) cristalinosestãopresentesem quantidadesconsideráveisno cimento
Portlande sãohidratados,estespodemcausarexpansãoefissuraçãono concreto.
Atualmenteo fenômenodeexpansãodevidoàpresençado CaO cristalinosem
cimentosPortlandé rarodeacontecer,poisos avançosincorporadosno controleda
manufaturaasseguramque o conteúdode CaO não combinadoou cristalinonão
excedaà 1%(acimade2,8%apresentaexpansãoconsiderável).
2.5.2.c.4 Corrosãodaarmaduradoconcreto
HELENE (1986)ressaltaqueo fenômenoda corrosãode armadurasé mais
freqüentedo quequalqueroutrofenômenodedegradaçãodasestruturasdeconcreto
armado,havendoassimumcomprometimentotantodo pontodevistaestéticocomo
dasegurança,sendosempreonerosoo seureparoourecuperação.
SegundoMETHA & MONTEIRO (1994),o danoao concretoresultanteda
corrosãoda armadurasemanifestana formade expansão,fissuraçãoe finalmenteo
lascamentodo cobrimento.Além da perdade cobrimentopode ocorrerperdade
aderênciaentreo concretoe o aço e a diminuiçãoda áreada seçãotransversalda
armaduraocasionandoatéo colapsodaestrutura.
De acordocomHELENE (1986)o processode corrosãoda armaduraestá
fundamentadonosprincípiosdecorrosãoeletroquímicasendoqueelasó ocorrenas
seguintescondições:
• deveexistirumeletrólito;
2 DurabilidadedasEstruturasdeConcreto 36
• deveexistirumadiferençadepotencial;
• deveexistiroxigênio;e
• podeexistiragentesagressivos.
A formaçãodeumacéluladecorrosãooupilhapodeocorrercomoindicado
naFigura12queexplicagraficamenteo fenômeno.Comoemqualqueroutracélula,
háumânodo,umcátodo,umcondutormetálicoeumeletrólito.Qualquerdiferença
depotencialentreaszonascatódicaseanódicasacarretao aparecimentodecorrente
elétrica.Dependendodamagnitudedessacorrenteedoacessodeoxigênio,poderáou
nãohavercorrosão.
Superfíciedo Concreto
.~ ~.••.• e~ : :....•.....••..••• •
'. ,. .t; ~ ... :.• ' .•...~..' :Õ;." •
"';.. ' ' ~. ,.l." ••·.vfet·'J'Ó· 1I~i\o- ~. '.•. ~~ .•.• i·•. _.' ~ u ~S -... , •
.. ' fie ...••.......... :..' .~, .('-J..';__""- , .. ~. ,. P.4·.•.. '" ";.' :•.•. -onuã&e)...• C~6'".•....... -'" '" ' .•... ;.' .' .... ~ ..•......•.. .i •...••... ...........--OH~....••.... 6.. '." .: .••.: .. 1." .~..•• 1:... ",,,,,,- .
Superfíciedo Concreto
,-----,---
I Zona I
: Catódica :
I (nio corroída)II I
- - - I - io;a - I - -~ondutorI
: Anódica I (barradeaço)
I (corroída): e- .• _I _-- --
;;;;;;;;;;;;;;;;;;~;;;;~~~;;7;;;';~..;;;';~.•~..,oa~':'~';~~4:";"'~'~~.".••..'...;;; :". -..•. : '+:--'''S04'...•..•.. 4,
.. ' ••..• ' "',;ju'" •...•.. ' .•..••.•... ''"F~'~ ·,'41-•.•• '''4>.....•..,.....:- '~~~'~_"~~)':.~"~o C.IH·r·..;.··t·4'~+:.""~r'~. ' '.' '....•. ,,- .••. .....,....;.' .. J.,'' . "'.- ' }. .. , -.-:~..f~.f;.+..·,.··..••....•....•.•...~.•.. ; •.•-!',i. _ •.•......•.•
FIGURA 12- Céluladecorrosão(fonte- HELENE, 1986)
• Deveexistirumeletrólito:
VOGEL (1981)definequesoluçãoéumprodutohomogêneoobtidoquando
sedissolveumasubstânciaemum solvente(água).Quandoessassubstânciassão
ácidos,basese sais,por exemplo,elaspassamcorrenteelétricaatravésde suas
soluções.Essassubstânciassãodenominadaseletrólitos.
A águaquimicamentepuranãoconduzeletricidade;senoentanto,nelaforem
dissolvidosácidos,basesou sais,a soluçãoresultantenãosó conduziráa corrente
elétrica,comotambémocorrerãotransformaçõesquímicas.
2 DurabilidadedasEstruturasdeConcreto 37
Em experiênciasrealizadascom concretoscom temperaturaambientee
variadasumidadesrelativas(U.R.), HELENE (1986)mediuas respectivasumidades
deequilíbrioe constatoua presençadeáguanessesconcretos.Sendoassim,pode-se
afirmarque semprehá águano concretoe portanto,semprese estabeleceráa
existênciadeeletrólitosnoquedependerdela.
• Deveexistirumadiferençadepotencial:
Quandosesubmergeo açoa umasolução,partedosátomosdeferrotendea
passara mesma,transformando-seem cátionsferro (FeH), com carga elétrica
positiva,deixandoa armaduracom carganegativae criando-seo que se conhece
como potencialde equilíbrioou reversível.Este fato, por si só, não gera força
eletromotriz,mas em presençade reagentescapazesde sofrer redução,ou seja,
capazesde combinarcomo elétronliberadona reaçãode formaçãodo íon ferroso,
podeformar-seumapilhaou céluladecorrosãoeletroquímica.
Qualquerdiferençade potencialqueseproduzaentredois pontosda barra,
por diferençadeumidade,aeração,concentraçãosalina,tensãono concretoe no aço,
é capazdedesencadearpilhasconectadasemsérie.
• Deveexistiroxigênio:
É necessárioque haja oxigêniopara a formaçãode ferrugem,além do
eletrólitorepresentadopelaumidadeeo hidróxidodecálcio,semo quenãoé possível
a seguintereação:
4Fe+3 O2 +6 H20 ~ 4 Fe (OH)3 (ferrugem)
Na realidade,as reaçõessão mais complexas,e o produto de corrosão,
denominadoferrugem,nemsempreé o Fe (0H)3, massimumagamade óxidose
hidróxidosdeferroresultantesdasseguintesetapasdecorrosão:
• naszonasanódicas, o ferroperdeelétrons,ocasionandoadissoluçãodometal:
2Fe~ 2 FeH +4e- ( oxidação)
• naszonascatódicas,emmeiosneutroseaerados,ocorre:
2 H20 +O2 +4e-~ 40H ( redução)
• acarretandoasseguintesreaçõesdecorrosãocomaformaçãodeferrugem:
2 DurabilidadedasEstruturasdeConcreto 38
2Fe+2HzO+Oz~ 2FeH + 40H"
2FeH +40lf ~ 2Fe(OH)z
ouFeO. O (ferrugem)
2Fe( OH )z+HzO+~ Oz~ 2Fe(OH )3
ouFe03.HzO (fe"ugem)
A transformaçãodo aço metálicoem ferrugemé segundoMETHA &
MONTEIRO (1994)acompanhadadeumaumentodevolumedeaté600%dometal
original.Acredita-sequeesteaumentodevolumesejaa causaprincipaldeexpansãoe
fissuraçãodoconcreto.
• Podemexistiragentesagressivos
A corrosãopodeseraceleradaporagentesagressivoscontidosouabsorvidos
peloconcreto.A presençadestesassumemo papeldesubstânciaqueaoserdissolvida
no solventeáguacontidono concreto,possibilitaa geraçãodo eletrólitosque,
conjuntamentecomo oxigênioe a diferençadepotencial,desencadeiamo processo
deumacélula(pilha)decorrosãoeletroquímica.
Entreelespode-secitaros íonssulfetos(S·. ), os íonscloretos(CI - ), o
dióxidodecarbono(COz),osnitritos(NO-3),o gássulfidrico(HzS),o cátionamônio
(NH/), osóxidosdeenxofre(SOz,S03),fuligemetc.
2.6 - PRINCIPAIS MECANISMOS DE DETERIORAÇÃO E
ENVELHECIMENTO DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO
SegundoDINIZ (1998) os mecanismosmaisimportantese freqüentesde
envelhecimentoedeterioraçãodasestruturasdeconcretodividem-seemmecanismos
preponderantesdedeterioraçãorelativosaoconcretoe mecanismospreponderantes
dedeterioraçãorelativosàsarmaduras.
Alémdosmecanismosdedeterioraçãodoconcretoedaarmadurajá descritos
no item2.5,OLIVEIRA & HELENE (1991)acrescentama retração,retençãode
fuligeme fungose concentraçãosalinae HELENE (1998)consideratambémos
2 DurabilidadedasEstruturasdeConcreto 39
chamadosmecanismosdedeterioraçãopropriamenteditotodosaquelesrelacionados
às açõesmecânicas,movimentaçõesde origemtérmica,impactos,açõescíclicas
(fadiga),deformaçãolenta(fluência),relaxaçãoe outrosconsideradosemqualquer
normaoucódigoregional,nacionalouinternacional.
A retençãodefuligemefungosémencionadaa seguir.A concentraçãosalina
seráabordadano itemqueelucidarásobreatmosferamarinhae águado mar.Os
demaismecanismoscitadosacimaserãomelhorelucidadosno Capítulo3 quando
foremabordadasasslntomatologlasnasestruturasdeconcreto.
2.6.1- RETENÇÃO DE FULIGEM E FUNGOS
As basesúmidassãoatacadasfreqüentementepormicroorganismosdeordem
botânicaouanimal.Trata-sedebactérias,fungos,moluscosealgas,quetêmumativo
metabolismo.As superficiesatacadassão mantidaspermanentementeúmidas,
acelerandoa maioriadosmecanismosde degradação,alémde comprometerema
salubridadedeambientesinternos.
É tambémnaporosidadesuperficialdoconcretoquesedepositaafuligemdos
centrosurbanose industriais.Tratam-sedepartículasdenaturezaácidaque,num
primeiromomento,fixam-senosporosdo concreto.A seguir,devidoa elevada
superficieespecífica,passama reteráguae novaspartículas,numprocessocíclico
progressIvo.
Comoresultadodessadeposiçãosuperficial,tem-seareduçãodaalcalinidade
doconcretoeaconseqüentedegradaçãoeriscodedespassivaçãodaarmadura.
Resumindo,apresentam-senaTabela02deformasucinta,asprincipaisformas
dedegradaçãodassuperficiesdeconcreto.
2 DurabilidadedasEstruturasdeConcreto
TABELA 02 - Mecanismos de degradação das superficies de concreto (fonte -
OLIVEIRA & HELENE, 1991)
40
'll'
AGRESSIVIDADE CONSEQUENCIAS INERENTES AO
PROCESSO
Naturezado
CondiçõesparticularesAlteraçõesdecor IAlteraçõesfisico-
processo
manchasquímicas
Carbonatação
V.R.60%a 85%Em geralmaisclara- reduçãodopH
- corrosãodas
armaduras
- fissuraçãosuperficialLixiviação
AtmosferaácidaeáguasEscurececom- reduçãodopH
moles
manchas
- corrosãodas
armaduras
- desagregação
superficial
Retração
Molhagem/secagemManchasefissuras- fissuração
Ausênciadecura
- reduçãodopH
- corrosãodas
armaduras
Fuligem
AtmosferasurbanaseManchasescuras- reduçãodopH
industriais
- corrosãodas
armaduras
Fungos
Zonasúmidase salinasManchasescuras- reduçãodopH
esverdeadas