Patologia em Concretos: Porosidade, Resistência e Elevação de Temperatura

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Patologia - Concreto
Eng. Flávio Maranhão
Revisão
Patologia em concretos Eng. Flávio Maranhão
a) Qual o impacto na porosidade (volume e estrutura porosa) 
do uso de adições pozolânicas?
b) Por que os concretos apresentam resistências mecânicas 
crescente?
c) Como mensurar a elevação de temperatura em um 
concreto depois de vibrado na forma?
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Patologia em concretos Eng. Flávio Maranhão
CONCRETO = PASTA + AGREGADOS + (zona de transição)
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Ref: Thomaz, E. C. S.. Notas de aula
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Ref: Thomaz, E. C. S.. Notas de aula
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Ref: Thomaz, E. C. S.. Notas de aula
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Patologia em concretos Eng. Flávio Maranhão
Revisão – Compostos no estado endurecido
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•Solidos (CSH, CH e sulfoaluminatos)
•Vazio ou poros
– espaço interlamelar no gel de C-S-H
– vazios capilares;
– vazios de ar aprisionado / incorporado
•Água:
–capilar
–adsorvida
–interlamelar
–quimicamente combinada
Revisão – Compostos no estado endurecido
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A resistência do concreto aumenta 
com o tempo
Revisão – Compostos no estado endurecido
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Os poros da pasta de cimento variam de nanômetros a milímetros
Influenciam a resistência 
e permeabilidade do 
concreto
Influenciam a retração por 
secagem e fluência do 
concreto
Mehta; Monteiro
(1994)
Revisão – Compostos no estado endurecido
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Poros capilares
Revisão – Compostos no estado endurecido
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Revisão – Compostos no estado endurecido
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Revisão – Compostos no estado endurecido
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Ref: Barbosa, Rui. Tese de doutorado
Revisão – Compostos no estado endurecido
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Ref: Barbosa, Rui. Tese de doutorado
Revisão – Compostos no estado endurecido
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Revisão – Compostos no estado endurecido
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Revisão – Compostos no estado endurecido
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Revisão – resistência
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Revisão – estado endurecido
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Ref: Thomaz, E. C. S.. Notas de aula
Revisão – estado endurecido
Patologia em concretos Eng. Flávio Maranhão
Ref: Thomaz, E. C. S.. Notas de aula
Revisão – estado endurecido
Patologia em concretos Eng. Flávio Maranhão
A resistência dos 
concretos não 
depende da 
quantidade relação 
entre brita e areia
Ref: Thomaz, E. C. S., Carneiro, L. A. V., “Concretos de Alta Resistência: 
Tendências sobre Composições”, Revista IBRACON, 2008
Revisão – estado endurecido
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A resistência dos 
concretos não 
depende do volume 
de pasta no concreto
Ref: Thomaz, E. C. S., Carneiro, L. A. V., “Concretos de 
Alta Resistência: Tendências sobre Composições”, 
Revista IBRACON, 2008
Revisão – estado endurecido
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A resistência dos 
concretos não 
depende da 
quantidade relação 
entre brita e areia
Ref: Thomaz, E. C. S.. Notas de aula
Revisão – estado endurecido
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Revisão – estado endurecido
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Durante o processo de hidratação o 
tipo de cimento e a concentração de 
cimento libera uma grande quantidade 
de calor, fazendo com que haja um 
importante aumento de temperatura 
do sistema
Revisão – estado endurecido
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Revisão – estado endurecido
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Revisão – estado endurecido
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Deformações específica muito 
pequenas
10-3 m/m
Na tração a ruptura é frágil 
(como conseqüência de fissuras 
pré-existentes na zona de 
transição)
Revisão – estado endurecido
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Revisão – estado endurecido
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Revisão – estado endurecido
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Por que os corpos de prova de 
concreto rompem na forma de 
duas taças invertidas, se um 
pilar de concreto quando 
submetido a altos 
carregamentos apresentam 
fissuras longitudinais ?
Revisão – estado endurecido
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✓Até 30% da tensão de ruptura = comportamento 
linear
✓Até 50% = propagação de fissuras estável
✓Fissuras na zona de transição
✓Limite de ruptura a longo prazo = 80%
Revisão – estado endurecido
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Modelos de previsão de resistência a compressão:
Fcm (t) =– resistência média a compressão com t dias
fcm = resistência média a compressão aos 28 dias
s = coeficiente relacionado ao tipo de cimento, como s=0,20 para cimentos de alta 
resistência inicial; s =0,25 para cimentos de endurecimento normal; s =0,38 para 
cimentos de endurecimento lento)
t1 = 1 dia
  )1990(*
28
exp
209
85,04
2
1
28
FIPcódigoCEBfcm
t
t
stFcm
eeACIcommitt
t
t
FFcm c




































Revisão – resistência à tração
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2. Tensile Strength
– Tensile strength ~ 8% to 15% of f’c
– Modulus of Rupture, fr
• For deflection calculations, use:
– Test:
 2db
PL
R 
P
fr
Mmax = P/2*aunreinforced 
concrete beam
Revisão – resistência à tração
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P
Concrete Cylinder
Poisson’s 
Effect
ld
P
fct

2

Revisão – Resistência à tração
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3/2
3/2
max,
3/2
min,
40,1
85,1
95,0





















cko
ck
ctm
cko
ck
ctk
cko
ck
ctk
f
f
f
f
f
f
f
f
f
Fck = resistência à compressão em uma determinada idade
Fcko = 10 MPa
Revisão – Módulo de elasticidade
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Revisão – Módulo de elasticidade
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Revisão – Módulo de elasticidade
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Cf. SANTOS, S. B.; GAMBALE, E. A.; ANDRADE, M. A. S., em Modelos de predição do 
módulo de elasticidade do concreto -
48o. Congresso Brasileiro do Concreto IBRACON,2006
Revisão – Módulo de elasticidade
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Revisão – Módulo de elasticidade
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E daí...
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Patologias em Concretos
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•No Material
➢Desgaste superficial
➢Fissuração devido à cristalização de sais nos poros 
(congelamento)
➢Exposição a temperaturas elevadas (incêndios)
➢Lixiviação por ataques ácidos (microorganismos e sulfatos)
•Em estruturas
➢Fissuras (sobrecargas ou impactos)
➢Corrosão de armadura
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•No Material
➢Desgaste superficial
➢Fissuração devido à cristalização de sais nos poros 
(congelamento)
➢Exposição a temperaturas elevadas (incêndios)
➢Lixiviação por ataques ácidos (microorganismos e sulfatos)
•Em estruturas
➢Fissuras (sobrecargas ou impactos)
➢Corrosão de armadura
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Patologias em Concretos – observações gerais
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1) A água costuma ser fator central na maioria dos problemas de durabilidade do 
concreto e de estruturas. Tato porque é um importante solvente natural, como 
porque é responsável pelo transporte de íons agressivo.
2) A água por si só exerce pouca influência na degradação do material concreto
3) A movimentação de matéria no interior do concreto é comandada pela sua 
permeabilidade.
4) O concreto é um material altamente alcalino como conseqüência dos álcalis (Ca, 
K e Na existente nos produtos de hidratação). Desta forma, produtos ácidos são 
danosos
5) É difícil simular em laboratório as condições de longo prazo a que estão 
submetidos os concretos em sua vida real
6) Normalmente os processos de degradação físico e químicos ocorrem de maneira 
simultânea
7) A radiação UV não causa qualquer tipo de degradação aos concretos
Patologias em Concretos – observações gerais
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•Ações Externas: congelamento, fogo, abrasão, impactos, 
Hidrólise, ataques por sulfatos
•Ações “internas”: reação álcali-agregado e hidratação tardia 
de CaO e MgO
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Efeito do congelamento no concreto :
✓Aumento de volume de água contido nos poros do concreto, pode causar fissuração e 
lascamento do concreto, normalmente paralelos às zonas mais úmidas
✓O congelamento não se dá a 00C, visto que a água nos poros está submetida a 
diferentes gradientes de pressão e possuem íons dissolvidos. A água sujeita ao 
congelamento é apenas a capilar (a do gel e do CSH apenas com temperatura abaixo de 
.-60 0C)
✓A ação do congelamento depende das características tanto da pasta de cimento 
quanto do agregado
✓A degradação por congelamento não é imediata, sendo necessária numerosos ciclos 
de congelamento e degelo
✓A forma de prevenção mais comum é a incorporação de ar aos concretos
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Efeito do fogo no concreto :
✓O concreto não é combustível nem emite gases tóxicos quando exposto a altas 
temperaturas
✓Quando submetidos a temperaturas de 7000C a 8000C não perde resistência como o aço, 
possibilitando resgates
✓Pode causar lascamentos (spalling) e fissuras como conseqüência da saída do aumento 
de pressão nos poros, causados taxa de evaporação superior à permeabilidade ao ar do 
concreto
✓Quando a temperatura atinge 3000C a água interlamelar do CSH e parte da água 
quimicamente combinada do CSH e dos sulfoaluminatos (mono e tri) serão perdidas
✓A partir dos 5000C inicia a desidratação do hidróxido de cálcio
✓Temperatura da ordem de 9000C são necessárias para decomposição completa do CSH
✓A tendência ao lascamento de maneira explosiva aumento com a resistência a 
compressão dos concretos
Revisão – Compostos no estado endurecido
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Fonte: Thomaz (2007)
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Fonte: Nince (2005)
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Fonte: Thomaz (2007)
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Fonte: Thomaz (2007)
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Fonte: Nince (2005)
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Fonte: Nince (2005)
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c) Hidrólise de componentes da pasta de cimento:
✓O hidróxido de cálcio (CH) é o componente com maior susceptibilidade de sofrer 
hidrólise por água corrente (solubilidade = 1230mg/l)
✓Em casos mais graves, provoca grandes perdas de resistência (até 25% da resistência 
inicial, Metha&Monteiro, 2008 p. 157), como consequência do aumento da porosidade
✓Formação de eflorescências (efeito estético)
✓Quando o soluto possui pH ácidos (clorídrico, sulfúrico, nítrico, acético, carbônico ...) 
aumento a solubilização dos hidratos de cálcio, gerando cloretos de cálcio, bicarbonatos 
de cálcio, acetato de cálcio
  OHNHCaClOHCaClNH 4224 22 
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c) Hidrólise decomponentes da pasta de cimento:
 
 
23223
23322
HCOCaOHCOCaCO
OHCaCOCOHOHCa


Insolúvel à água
Grande quantidade de CO2 dissolvidos na água e, 
conseqüente, ácido carbônico (H2CO3) podem acelerar o 
processo de solubilização dos compostos de cálcio 
(transformando hidróxido em bicarbonato) 
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•Ações Externas: congelamento, fogo, abrasão, impactos, 
Hidrólise, ataques por sulfatos
•Ações “internas”: reação álcali-agregado e hidratação tardia 
de CaO e MgO
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d) Ataques por Sulfatos:
✓Pode causar expansão e fissuração do concreto
✓Pode descalcificar o CSH
✓Pode ser a origem da formação tardia de etringita....
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•Etringita (AFT ) é o resultado da 
reação do C3A (C3A.3CS.H32) com a 
gispsita (o grande responsável pela 
pega do cimento). 
•É o primeiro produto de hidratação 
gerado
•Ela ocupa de 15 a 20% do volume da 
pasta de cimento endurecida.
•Não é estável a temperaturas 
superiores a 60C
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•Quando o teor de C3A é superior a 5% 
gera-se o monosulfoaluminato 
(C3A.CH.H32), e quando é maior de 8% é 
gerado monocarboaluminato (C3A.CH.H32)
323183
323183
31222
31132
HSCACHSCHHSCAC
HSCACHSCHHCHAC


Reação muito expansiva
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d) Ataques por Sulfatos:
✓Pode causar expansão e fissuração do concreto
✓Pode ser a origem da formação tardia de etringita (DEF)....que possui volume 
superior ao monosulfoaluminato 
✓O tipo de sulfato exerce importante influência na ataque, sendo que alguns 
deles reagem com a Portlandita do CSH desestabilizando o sistema de poros
✓O sulfato de magnésio é mais danoso ao sistema, pois reduz a alcalinidade da 
água de poro
    OHSiOOHMgOHCaSOOHOHSiOCaOMgSO 222242224 232383223 
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d) Ataques por Sulfatos:
✓O sulfato de magnésio é mais danoso ao sistema, pois reduz a alcalinidade da 
água de poro
    OHSiOOHMgOHCaSOOHOHSiOCaOMgSO 222242224 232383223 
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d) Ataques por Sulfatos:
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d) Ataques por Sulfatos:
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d) Ataques por Sulfatos:
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d) Ataques por Sulfatos:
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d) Ataques por Sulfatos: fatores que influenciam
•A quantidade e a natureza do sulfato
•Nível de água e sua variação sazonal
•Fluxo de água subterrânea e a porosidade do solo
•Qualidade do concreto (quanto mais baixa a permeabilidade do 
concreto maior a resistência ao ataque por sulfato)
•Quanto menor o teor de C3A melhor 
•Quando o cimento possui elevado teor de C3A deve-se utilizar 
adições pozolânicas para reduzir a quantidade de hidróxido de 
cálcio disponível para reação
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d) Ataques por Sulfatos:
O ACI Building Code 318 apresenta as seguintes recomendações:
•Ataque negligenciável: teor de sulfato < 0,10% do solo ou de <150mg/l na água. 
Não há restrições
•Ataque moderado: teor de sulfato entre 0,10% e 0,2% no solo ou de 150-
1500mg/l na água. Deve-se usar cimentos compostos e A/C<0,50
•Ataque severo: teor de sulfato entre 0,20% e 2,0% no solo ou de 1500-
10.000mg/l na água. Cimentos RS (baixo C3A) e com uma A/C<0,45
•Ataque muito severo: teor de sulfato > 2,0% no solo ou >10.000mg/l na água. 
Cimentos RS (baixo C3A), adição pozolânica e A/C<0,45
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Perguntas:
a) Por que os ataques por sulfatos são mais problemáticos nos 
EUA e na EU do que no Brasil?
b) Por que a adição pozolânica é uma boa alternativa para 
minimizar os problemas causados pela ataque por sulfatos?
c) Para ter formação tardia de etringita é necessário existir uma 
fonte externa de sulfatos?
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http://techne.pini.com.br/engenharia-civil/190/artigo286974-3.aspx
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•Ações Externas: congelamento, fogo, abrasão, impactos, 
Hidrólise, ataques por sulfatos
•Ações “internas”: reação álcali-agregado e hidratação tardia 
de CaO e MgO
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d) Reação Álcali-agregado:
REAÇÃO QUÍMICA NO CONCRETO GERADA ENTRE OS ÍONS HIDROXILAS (OH-),
ASSOCIADOS COM O SÓDIO E POTÁSSIO DO CIMENTO OU DE OUTRAS FONTES, E
CERTAS FASES MINERAIS QUE PODEM ESTAR PRESENTES NOS AGREGADOS MIÚDOS
OU GRAÚDOS.
Fonte: Andrade (2007)Fonte: Andrade (2007)
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d) Reação Álcali-agregado:
REAÇÃO QUÍMICA NO CONCRETO GERADA ENTRE OS ÍONS HIDROXILAS (OH-),
ASSOCIADOS COM O SÓDIO E POTÁSSIO DO CIMENTO OU DE OUTRAS FONTES, E
CERTAS FASES MINERAIS QUE PODEM ESTAR PRESENTES NOS AGREGADOS MIÚDOS
OU GRAÚDOS.
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d) Reação Álcali-agregado:
TRÍPLICE ALIANÇA
RAS
Agregado 
reativo
Disponibilidade de 
álcalis
Umidade Fonte: Andrade (2007)
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d) Reação Álcali-agregado:
TRÍPLICE ALIANÇA
RAS
Agregado 
reativo
Disponibilidade de 
álcalis
Umidade Fonte: Andrade (2007)
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d) Reação Álcali-agregado:
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d) Reação Álcali-agregado:
?
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d) Reação Álcali-agregado:
O tipo de álcali 
exerce grande 
influência na 
composição do gel 
e na expansão
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d) Reação Álcali-agregado:
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d) Reação Álcali-agregado:
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d) Reação Álcali-agregado:
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d) Reação Álcali-agregado:
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É um tema 
muito quente 
de pesquisas!
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Vários casos relatados 
em blocos de fundação 
de edifícios e pontes
Fonte: Andrade (2007)
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1. Siliceous aggregate in solution
Creation of alkali-silica gel
2. Surface of aggregate is attacked by OH-
H20 + Si-O-Si Si-OH…OH-Si
Creation of alkali-silica gel
3. Silanol groups (Si-OH) on surface are broken 
down by OH- into SiO- molecules
Si-OH + OH- SiO- + H20
Creation of alkali-silica gel
4. Released SiO- molecules attract alkali cations
in pore solution, forming an alkali-silica gel 
around the aggregate.
Creation of alkali-silica gel
Si-OH + Na+ + OH- Si-O-Na + H20
5. Alkali-silica gel takes in water, expanding and
exerting an osmotic pressure against the 
surrounding paste or aggregate.
Creation of alkali-silica gel
6. When the expansionary pressure exceeds 
the tensile strength of the concrete, the
concrete cracks.
Creation of alkali-silica gel
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d) Reação Álcali-agregado:
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O que já se sabe sobre o tema?
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•Ações Externas: congelamento, fogo, abrasão, impactos, 
Hidrólise, ataques por sulfatos
•Ações “internas”: reação álcali-agregado e hidratação tardia 
de CaO e MgO
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•É um problema que dificilmente acontece porque há um grande 
controle na fabricação do clinker (módulo de cal e sílica nas 
equações de Bougue)
•Não se conhece no Brasil relatos de problemas em estruturas de 
concretos causados pela expansão tardia de CaO e MgO. Os 
relatos encontrados são de argamassas .
✓ Os limites impostos pelas normas brasileiras de cimento são: 
- CaO  1%
- MgO  6,5%
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•No Material
➢Desgaste superficial
➢Fissuração devido à cristalização de sais nos poros 
(congelamento)
➢Exposição a temperaturas elevadas (incêndios)
➢Lixiviação por ataques ácidos (microorganismos e sulfatos)
•Em estruturas
➢Fissuras (sobrecargas ou impactos)
➢Corrosão de armadura
Patologias em Concretos....Resumindo 1
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Fonte: 
http://lib.wru.edu.vn/index.
php?option=com_docman&
task=doc_view&gid=173
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•No Material
➢Desgaste superficial
➢Fissuração devido à cristalização de sais nos poros 
(congelamento)
➢Exposição a temperaturas elevadas (incêndios)
➢Lixiviação por ataques ácidos (microorganismos e sulfatos)
•Em estruturas
➢Fissuras (sobrecargas ou impactos)
➢Corrosão de armadura
Patologias em Concretos 
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•irregularidades geométricas das peças 
• nichos de concretagem
• deformações excessivas de componentes fletidos
• estados excessivos de fissuração
• desagregações, lascamentos
• erosão (obras hidráulicas)
• manchas no concreto aparente
• corrosão de armaduras
PRINCIPAIS PATOLOGIAS DAS ESTRUTURAS
DE CONCRETO:
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✓ IRREGULARIDADES GEOMÉTRICAS DAS PEÇAS
- Desaprumos,desnivelamentos,
- Desbitolamentos das seções
- Cobrimentos em desacordo com o projeto, etc
Patologias em Concretos 
Patologia em concretos Eng. Flávio Maranhão
Patologias em Concretos 
Patologia em concretos Eng. Flávio Maranhão
✓ NICHOS DE CONCRETAGEM
- taxas excessivas de armadura
- falhas de dosagem, lançamento e/ou adensamento
Patologias em Concretos 
Patologia em concretos Eng. Flávio Maranhão
✓ NICHOS DE CONCRETAGEM
- taxas excessivas de armadura
- falhas de dosagem, lançamento
e/ou adensamento
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✓ Manchas
Patologias em Concretos – defeitos de execução
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✓ DESAGREGAÇÕES, LASCAMENTOS
- Reações expansivas álcali-agregados
- Cristalização de sais
- Ataque por sulfatos
- Concentração de tensões em apoios
- Ação do fogo
Patologias em Concretos – defeitos de execução
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✓ CARGAS
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•No Material
➢Desgaste superficial
➢Fissuração devido à cristalização de sais nos poros 
(congelamento)
➢Exposição a temperaturas elevadas (incêndios)
➢Lixiviação por ataques ácidos (microorganismos e sulfatos)
•Em estruturas
➢Fissuras (sobrecargas ou impactos)
➢Corrosão de armadura
Patologias em Concretos – corrosão de armaduras
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DEFINIÇÃO: é a interação destrutiva de um material com o
meio ambiente, como resultado de reações deletérias de
natureza química ou eletroquímica, associadas ou não a
ações físicas ou mecânicas de degradação.
Fonte:http://www.corrosioninhibitors.org/images/fig3.jpg&imgrefurl=http://www.corrosioninhibitors.org/concrete_international.htm
&usg=__VbQXp8KrYXJlP4s9o3yFF9_CPTA=&h=292&w=400&sz=13&hl=pt-BR&start=21&um=1&tbnid=UuDse-
gtqsv9fM:&tbnh=91&tbnw=124&prev=/images%3Fq%3Dpassive%2Bfilm%2Bsteel%2Bbar%2Bconcrete%2Bcorrosion%26ndsp%3D20%26hl%3Dpt-BR%26rlz%3D1T4ADBF_pt-BRBR296BR296%26sa%3DN%26start%3D20%26um%3D1
Patologias em Concretos – corrosão de armaduras
Patologia em concretos Eng. Flávio Maranhão
Patologias em Concretos – corrosão de armaduras
Patologia em concretos Eng. Flávio Maranhão
Em regiões 
litorâneas esse 
fenômenos é 
ainda mais 
frequente e 
perigoso
Patologias em Concretos – corrosão de armaduras
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DEFINIÇÃO: é a interação destrutiva de um material com o
meio ambiente, como resultado de reações deletérias de
natureza química ou eletroquímica, associadas ou não a
ações físicas ou mecânicas de degradação.
No caso das armaduras de concreto essas reações são
essencialmente de natureza eletroquímica, e conduzem a
formação de óxidos/hidróxidos de ferro, com um volume
muitas vezes superior ao volume do material de origem, de
cor predominantemente amarronzada, com uma
constituição gelatinosa e porosa, popularmente conhecida
como ferrugem
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Fonte: Andrade (2001)
Penetração dos 
agentes de 
degradação pelo 
cobrimento
Desenvolvimento
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Mecanismo de corrosão das armaduras de concreto
Fonte: Thomaz (2007)
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Formas de manifestação:
•Manchas
•Fissuras
•Destacamento do cobrimento
•Redução da seção de armadura
•Perda de Aderência da Armadura
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Fonte: Helene (1993)
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i) Deve existir um eletrodo - Meio onde ocorre pilhas ou células 
de corrosão de natureza eletroquímica, que irá conduzir os íons, 
gerando uma corrente de natureza iônica e, também, para solubilizar 
o oxigênio. O eletrólito, no concreto, é constituído basicamente pela 
solução intersticial aquosa que contém íons em solução (podendo 
ser fraco, ou seja, com poucos íons, ou forte, com muitos íons
ii) Deve existir uma diferença de potencial - (ddp) - entre 
dois pontos aleatórios da armadura, seja pela diferença de umidade, 
aeração, concentração salina, pontos com concentração tensão do 
concreto e/ou no aço, impurezas no metal, heterogeneidades 
inerentes ao concreto, pala carbonatação ou pela presença de íons.
Condições para que haja corrosão de armaduras:
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iii) Deve existir oxigênio - Que regulará todas as reações de 
corrosão, dissolvido na água presente nos poros do concreto.
Condições para que haja corrosão de armaduras:
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Entendendo a corrosão eletroquímica:
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✓ Os aços laminados a frio são mais susceptíveis à corrosão do
que os aços laminados a quente porque a carepa de laminação,
essencialmente Fe2O3 com elevada densidade, constitui uma
camada protetora
✓ As barras de menor diâmetro ( 5mm) também são mais
sensíveis à corrosão.
- Presença de agentes agressivos (efluentes ácidos, temperaturas
elevadas, correntes de fuga, umidade, fungos, eflorescências
etc)
- Fissuras (incidência, aberturas) aumentam a permeabilidade dos
agentes de degradação e, portanto, a cinética de oxidação do aço
Generalidades:
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Spalling of Concrete
Corrosion of Steel
Penetration of Chlorides
into Concrete
Breakage of Steel
Carbonation of 
Concrete Cover
or
Reduction of Bond of Steel 
and Loss of Aesthetic 
Appearance
and
Mechanical 
Stress
Reduction in 
Cross-sectional 
Area of Steel
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Principais mecanismos de 
transporte:
i. Permeabilidade (gradiente 
de pressão)
ii. Succção capilar (forças 
capilares)
iii. Difusão (gradiente de 
concentração sais)
Fonte: Mendes (2009)
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Principais mecanismos de transporte:
i. Permeabilidade (gradiente de pressão)
Fonte: Mendes (2009)
Patologias em Concretos – corrosão de armaduras
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Principais mecanismos de transporte:
i. Difusão (gradiente de concentração sais) – estado estacionário
Fonte: Mendes (2009)
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Principais mecanismos de transporte:
i. Difusão (gradiente de concentração sais) – estado estacionário
Patologias em Concretos – corrosão de armaduras
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Principais mecanismos de transporte:
i. Difusão (gradiente de concentração sais) – estado estacionário
Patologias em Concretos – corrosão de armaduras
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Principais mecanismos de transporte:
i. Difusão (gradiente de concentração sais) – estado estacionário
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Carbonatação: é um fenômeno natural que ocorre a partir da reação 
entre o gás carbônico, existente no ar, e os compostos alcalinos da 
rede de poros do concreto com conseqüente neutralização da água 
de poro, saturada de hidróxidos de cálcio, reduzindo o pH do 
concreto a valores inferiores a 9.
• A maiores taxas de carbonatação ocorrem quando a umidade 
relativa situa-se entre 50% e 70%, sendo que para umidade 
inferiores a 20% e superiores a 95% pode considerar como nula
•Cimento com adição apresentam um desempenho inferior
•Quanto maior a relação/água cimento maior a permeabilidade e 
porosidade com conseqüente aumento da taxa de carbonatação
Patologias em Concretos – corrosão de armaduras
Patologia em concretos Eng. Flávio MaranhãoCarbonatação:
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Carbonatação:
Patologias em Concretos – corrosão de armaduras
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Carbonatação:
O fenômeno de carbonatação não causa a deterioração do 
concreto, mas possui efeitos importantes. Observa-se 
aumento na resistência à compressão do concreto e da 
retração por carbonatação.
Quando a frente de carbonatação atinge a armadura, 
dependendo de condições específicas, provoca o 
aparecimento de patologias (desde manchas até perda de 
secção).
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Fatores que influenciam na Carbonatação:
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Fatores que influenciam na Carbonatação:
Patologias em Concretos – corrosão de armaduras
Patologia em concretos Eng. Flávio Maranhão
Carbonatação:
Patologias em Concretos – corrosão de armaduras
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Por que a adição de produtos com propriedades 
pozolânicas aumenta a velocidade da frente de 
carbonatação?
Por que umidades relativas muito baixas ou muito altas 
apresentam taxas de carbanatação inferiores?
Patologias em Concretos – corrosão de armaduras
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O que sabemos sobre a carbonatação?:
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Como medir a frente de carbonatação?:
Fonte: Dr. Claudio S. Kazmierczak
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O que sabemos?:
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O que sabemos?:
Patologias em Concretos – corrosão de armaduras
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Spalling of Concrete
Corrosion of Steel
Penetration of Chlorides
into Concrete
Breakage of Steel
Carbonation of 
Concrete Cover
or
Reduction of Bond of Steel 
and Loss of Aesthetic 
Appearance
and
Mechanical 
Stress
Reduction in 
Cross-sectional 
Area of Steel
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Cloretos: A penetração de cloretos ocorre, usualmente, em duas situações: 
quando o cloreto é incorporado ao concreto durante a mistura, na forma 
de aditivos aceleradores , ou quando a estrutura está exposta a ambientes 
com presença de névoa salina (regiões litorâneas). 
No caso de incorporação durante a mistura, o teor de cloretos é 
homogêneo em toda a estrutura. No caso de contaminação por deposição 
de sais na superfície do concreto, há uma contínua penetração destes sais, 
à partir da superfície, formando um perfil de cloretos com maior 
concentração próximo à superfície e menor em maiores profundidades. 
Quando o cloreto atinge a armadura, inicia-se o processo de corrosão. A 
velocidade de penetração depende, principalmente, da distribuição de 
poros do concreto e de sua umidade interna.
Patologias em Concretos – corrosão de armaduras
Patologia em concretos Eng. Flávio Maranhão
Fonte: Repette (2008)
Patologias em Concretos – corrosão de armaduras
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Fonte: Anglo (2010)
Patologias em Concretos – corrosão de armaduras
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Fonte: Anglo (2010)
furos em área definidas do concreto de cobrimento, sendo o material pulverulento
coletado;
a coleta é feita para espessuras preestabelecidas;
no píer de São Sebastião, foram coletadas amostras de pó nas seguintes
profundidades:
•0,0 a 0,5 cm;
•0,5 cm a 1,0 cm;
•1,0 cm a 1,5 cm;
•1,5 cm a 2,5 cm;
•2,5 cm a 4,0 cm e
•4,0 cm a 5,5 cm
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Fonte: Aguiar
Portanto os efeitos da interação da 
carbonatação com os íons cloretos levam a 
uma aceleração da velocidade de corrosão 
quando comparada com a
ocorrência dos ataques de forma 
independente.
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Fonte: Mehta
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Como evitar esses problemas patológicos?
1) Considerar as 
condições 
ambientais
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Fonte: Repette (2008)
Patologias em Concretos – corrosão de armaduras
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Fonte: Repette (2008)
Patologias em Concretos – corrosão de armaduras
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Fonte: Repette (2008)
Patologias em Concretos – corrosão de armaduras
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Fonte: Repette (2008)
Patologias em Concretos – corrosão de armaduras
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C-S-H from hydration of C3S , C2S
Adsorbed chlorides on the pore walls
Adsorbed chlorides on the surfaceFiner, fine and coarse aggregates
3CaO.Al2O3.CaCl2.10H2O (Calcium Chloroaluminate, Friedel’s Salt)
3CaO.Fe2O3.CaCl2.10H2O (Calcium Chloroferrite)
This chloride attacks
the steel
Fixed chlorides Free chlorides
Total chlorides
2. Chlorides physically bound to the surface of hydration and pozzolanic products
By non - reactive materials
By cementitious materials
C-S-H and CAH from pozzolanic reaction
1. Chlorides chemically bound in the structure of hydration products
3. Chlorides physically bound by other hydration products; monosulfate, ettringite, etc.
Absorbed 
chlorides
CAH and CAFH from hydration of C3A , C4AF
Patologias em Concretos – corrosão de armaduras
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Pergunta: Como explicar?
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Patologia em concretos Eng. Flávio Maranhão
Yurdakul (2010)
Patologias em Concretos – corrosão de armaduras
Patologia em concretos Eng. Flávio Maranhão
Yurdakul (2010)
Patologias em Concretos – corrosão de armaduras
Patologia em concretosEng. Flávio Maranhão
Por que em concretos protendidos os limites para 
máximos de íons cloro são sempre inferiores aos de 
concreto armado?
Por que cimentos brancos tem maior resistência ao 
ataque por cloretos do que os cimentos Portland simples 
e com adições?
Patologias em Concretos – corrosão de armaduras
Patologia em concretos Eng. Flávio Maranhão
Fonte: Andrade (2001)
Patologias em Concretos – corrosão de armaduras
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Fatores que influenciam na concentração de cloretos:
Patologias em Concretos – corrosão de armaduras
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Fatores que influenciam na concentração de cloretos:
UJI et. Al. (1999)
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Fatores que influenciam na concentração de cloretos:
Fonte: Andrade (2001)
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Fatores que influenciam na concentração de cloretos:
Altura submetida a ciclos 
de molhagens e secagens
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O que já sabemos?
E (cl) = KCl- x% (t)
1/2
Ecl = espessura de cobrimento
Kcl –x% = Permeabilidade de a cloretos para 
uma determinada concentração de cloretos 
desejada
T = Tempo em anos
Patologias em Concretos – corrosão de armaduras
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O que já sabemos?
Patologias em Concretos – corrosão de armaduras
Patologia em concretos Eng. Flávio Maranhão
Fonte: Andrade (2001)
O que já sabemos?
Patologias em Concretos – corrosão de armaduras
Patologia em concretos Eng. Flávio Maranhão
O que já sabemos?
Patologias em Concretos – corrosão de armaduras
Patologia em concretos Eng. Flávio Maranhão
O que já sabemos?
Fonte: Helene (1993)
Patologias em Concretos – corrosão de armaduras
Patologia em concretos Eng. Flávio Maranhão
O que já sabemos?
Fonte: Medeiros (2008)
Patologias em Concretos – corrosão de armaduras
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O que já sabemos?
Fonte: Medeiros (2008)
Corrosão das Armaduras
Fonte: Figueredo; 
Helene; Andrade 
(1993)
Patologias em Concretos
Patologia em concretos Eng. Flávio Maranhão
Efeitos térmicos do concreto
Revisão
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207
Os principais componentes dos cimentos e suas contribuições para o
aumento das temperaturas no concreto são:
▪ C3S = Silicato Tricálcico, libera 502 J/g ou 120 Cal/g
▪ C2S = Silicato Bicálcico, libera 260 J/g ou 62 Cal/g
▪ C3A = Aluminato Tricálcico, libera 867 J/g ou 207 Cal/g
▪ C4AF = Ferroaluminato Tetracálcico, libera 419 J/g ou 100 Cal/g
O C3S e o C3A são os principais responsáveis por uma maior 
liberação de calor gerado pela formação da pasta.
Hidratação do Cimento Portland
Revisão
Revisão
Patologia em concretos Eng. Flávio Maranhão
Durante o processo de hidratação o 
tipo de cimento e a concentração de 
cimento libera uma grande quantidade 
de calor, fazendo com que haja um 
importante aumento de temperatura 
do sistema
210
GRADIENTE TÉRMICO
211
GRADIENTE TÉRMICO
A elevação da temperatura aumenta com o consumo de
cimento e com as dimensões da peça e pode originar
fissuras extensas e profundas quando ocorrer um choque
térmico originado por um o gradiente térmico, superior a
~25ºC (diferença da temperatura no interior da massa do
concreto e a temperatura na superfície externa do
concreto).
EFEITO TÉRMICO DO CONCRETO
Fonte: Gambale (sd)
213
GRADIENTE TÉRMICO
Contribui para a formação de etringita secundária quando a
temperatura ao longo do processo de hidratação for
superior a 70C
214
Fatores que influenciam no gradiente 
térmico
 Consumo de cimento
 Reatividade do cimento
 Agregados e relação água cimento
 Temperatura de lançamento e de equilíbrio
 Condutividade térmica do concreto
 Difusividade térmica do agregado
 Coeficiente de transmissão térmica superficial
215
Temperatura média anual
Temperatura do concreto fresco
Elevação da temperatura
Temperatura máxima
Resfriamento
A hidratação segue três processos básicos: a nucleação e crescimento dos
cristais, a interação entre as vizinhanças das fases e a difusão; podendo
provocar um aumento de temperatura, dependendo do tipo de cimento
empregado, de até 50ºC a 60ºC em condições adiabáticas.
DIFERENCIAL DE TEMPERATURAS
EFEITO TÉRMICO DO CONCRETO
Fonte: Gambale (sd)
218
CÁLCULO DA TEMPERATURA MISTURA 
CONCRETO
A temperatura do concreto recém misturado pode se facilmente calculada a
partir das temperaturas dos materiais, com a expressão:
acm
aaccmm
MMM
MTMTMT
T



)(22,0
)(22,0
Tm= Temperatura dos agregados;
Tc= Temperatura do cimento;
Ta= Temperatura da água;
Mm= Massa dos agregados;
Mc= Massa do cimento;
Ma= Massa da água;
0,22 = É a relação, aproximada, do calor 
específico dos ingredientes seco e o calor 
específico da água.
219
GRADIENTE TÉRMICO
220
ELEVAÇÃO ADIABÁTICA
221
ELEVAÇÃO ADIABÁTICA - Santo Antônio
222
ELEVAÇÃO ADIABÁTICA - Santo Antônio
223
NBR 12006 - Cimento - Determinação do calor de hidratação pelo 
método da garrafa de Langavant
CALOR DE HIDRATAÇÃO
224
TIPOS DE CIMENTO
Os tipos de cimentos mais recomendados para elementos estruturais 
com grandes volumes de concreto são:
▪ Cimento de Baixo Calor de Hidratação (< 270 J/g aos 7 dias)
▪ Cimento de Muito Baixo Calor de Hidratação (< 220 J/g aos 7 dias)
✓ Normalmente os cimentos com adições de pozolanas (CP IV) ou de
escórias de alto forno (CP III), são cimentos que apresentam baixo
calor de hidratação;
▪ Cimentos mais grossos, pobres em C3A e C3S, têm uma hidratação
mais lenta e consequentemente uma liberação de calor mais demorada.
225
Liberação de calor de cimentos
Para os cimentos Portland de uso corrente observou-se
que cerca da metade do calor total se desprende entre
1 e 3 dias, cerca de ¾ aos 7 dias e 83% a 91% do total,
ocorre em 6 meses.
1 3 7 14 28 91 180
liberação de calor 40% 50% 75% 80% 100% 105% 110%
Patologias em Concretos
Patologia em concretos Eng. Flávio Maranhão
TENSÕES TÉRMICAS DO CONCRETO
∆𝑇 = 𝑇𝐿 + 𝑇𝐸 − 𝑇𝐴 −%𝑇𝐸
em que: 
𝑇𝐿 = temperatura de lançamento do concreto;
𝑇𝐴 = temperatura ambiente média na época da concretagem;
%𝑇𝐸 = Perda de calor para o meio devido às condições de exposição das faces e 
geometria da peça (para simplificação dos cálculos pode-se considerar 25% da 
temperatura de elevação calculada);
𝑇𝐸 = temperatura de elevação ou adiabática; 
228
EFEITO TÉRMICO DO CONCRETO
O fenômeno térmico no concreto é explicado pelo aumento de
temperatura e, conseqüente, variação volumétrica, gerados pela
hidratação do cimento.
O concreto em seu estado ainda plástico absorve as variações de
volume ou comprimentosem o desenvolvimento de tensões.
Com o fluxo de calor do interior da massa de concreto para o
exterior, nos períodos subseqüentes à construção, o concreto
contrai-se até equilibrar as temperaturas com o meio ambiente,
mas nessa fase ganha, rapidamente, tanto resistência como
rigidez, gerando tensões de tração que se ultrapassarem sua
resistência à tração, levam à fissuração.
229
EFEITO TÉRMICO DO CONCRETO
Fonte: Kuperman (2014)
EFEITO TÉRMICO DO CONCRETO
TENSÕES TÉRMICAS DO CONCRETO
𝜎 = 𝑘𝑟. 𝑘. ∆𝑇. ∝ .
𝐸𝑐
1 + 𝛹
em que:
kr = coeficiente de restrição (conforme figura 7) para uma função infinitamente rígida;
k = coeficiente de minoração de kr, que leva em conta a relação entre a rigidez da
fundação e a do concreto;
∝ = coeficiente de expansão térmica do concreto;
𝐸𝑐 = módulo de elasticidade do concreto (Mpa);
𝛹 = coeficiente de fluência do concreto;
∆T = diferença entre as temperaturas.
EFEITO TÉRMICO DO CONCRETO
EFEITO TÉRMICO DO CONCRETO
EFEITO TÉRMICO DO CONCRETO
EFEITO TÉRMICO DO CONCRETO
Fonte: Gambale (sd)
247
Exemplo da evolução da temperatura do concreto 
em um bloco de fundação (300m³)
Dosagem de concreto utilizada
• Cimento CP III-40 RS 340 kg/m³
• Sílica ativa 20 kg/m³
• Areia de quartzo 435 kg/m³
• Areia artificial 335 kg/m³
• Brita 0 312 kg/m³
• Brita 1 735 kg/m³
• Água + gelo 68 + 100 kg/m³
• Aditivo polifuncional 0,6% sobre a massa de aglomerante
• Aditivo Superplastificante 0,8% sobre a massa de aglomerante
•Temperatura do concreto no lançamento 18ºC
248
Evolução das Temperaturas
0
10
20
30
40
50
60
70
0 20 40 60 80 100 120 140 160
Tempo decorrido (horas)
Te
m
pe
ra
tu
ra
 (º
C
)
Superficie do bloco Centro do bloco Gradiente térmico
Δt = 25
251
▪ A prevenção pode ser feita pelo resfriamento dos
componentes do concreto, inclusive substituindo parte da
água por gelo (pré resfriamento do concreto);
▪ Circulação de água gelada no interior da massa de concreto
através de serpentinas (pós resfriamento do concreto);
▪ Cimentos de baixo ou moderado calor de hidratação;
▪ Baixos consumos de cimento;
▪ A concretagem de grandes volumes em etapas auxilia a 
dissipar o calor reduzindo a expansão;
▪ Baixar a temperatura do concreto fresco com o resfriamento 
prévio dos agregados e do cimento.
PREVENÇÃO DAS FISSURAS DE 
ORIGEM TÉRMICA
252
O pré resfriamento do concreto utiliza, geralmente, parte ou a 
totalidade dos seguintes recursos:
• Resfriamento da água de mistura;
• Substituição da água de mistura por gelo;
• Resfriamento dos agregados graúdos;
• Resfriamento do concreto através de nitrogênio líquido, neste 
caso o custo pode ser é um fator impeditivo.
PRÉ RESFRIAMENTO DO CONCRETO
253
PRÉ RESFRIAMENTO DO CONCRETO
Com a utilização do gelo, conhecidamente uma forma física de
“frio concentrado”, se consegue duas vantagens:
▪ Aproveitamento integral do calor de difusão de 80 kcal/kg;
▪ Aproveitamento, ainda da diferença de 5ºC entre a
temperatura suposta da água gelada e a água de
descongelamento do gelo 0ºC.
Nos concretos com teores de água de 200 kg/m³, tem-se 150 
kg/m³ de água a ser substituída por gelo, podendo abaixar a 
temperatura do concreto em até 5ºC.
254
PRÉ RESFRIAMENTO DO CONCRETO
Vantagens do pré resfriamento:
• O concreto torna-se mais plástico, permitindo a redução no
teor de água mantendo a mesma trabalhabilidade e
consequentemente diminuindo o consumo de cimento;
• Maior uniformidade da estrutura e minimização dos
problemas de clima quente;
• Aumento do tempo de inicio e fim de pega, face de hidratação
mais lenta, evitando a ocorrência de juntas frias;
• Reduções do cronograma devido a possibilidade de camadas
de maiores alturas e menor quantidade de juntas.
255
PRÉ RESFRIAMENTO DO CONCRETO
Adição de gelo em 
escamas
Controle da 
temperatura
256
O controle de temperatura do concreto, após o seu lançamento,
pode ser feito eficazmente pela circulação de um líquido de
baixa temperatura (geralmente água), por meio de serpentinas
constituídas por tubos de paredes finas que são deixadas
embutidas no concreto.
O calor removido durante os primeiros dias, após o lançamento,
vai reduzir o pico inicial de temperatura, diferindo e modificando
o histórico do desenvolvimento da temperatura.
POS-RESFRIAMENTO DO CONCRETO
257
POS-RESFRIAMENTO DO CONCRETO
▪ O sistema acelera a remoção de calor (e a consequente
variação volumétrica) durante as primeiras idades quando
o módulo de deformação é relativamente baixo.
▪ A duração do período inicial de refrigeração, normalmente
é de duas a seis semanas. A velocidade de refrigeração
(em graus/hora ou graus/dia) é menor nos períodos
subsequentes que no período inicial, visto que no inicio há
maior quantidade de geração de calor.
▪ A tubulação a ser usada para as serpentinas deve ser de
parede fina e de material que permita troca rápido de calor.
258
POS-RESFRIAMENTO DO CONCRETO
259
A expressão “concreto massa” era aplicada somente a
estruturas de concreto com grandes dimensões, como
barragens de gravidades, mas hoje em dia, os aspectos
tecnológicos do concreto massa são importantes para
qualquer elemento de concreto cujas as dimensões sejam
tais que o comportamento térmico possa levar a fissuração
térmica, a menos que sejam tomadas precauções
adequadas.
CONCRETO MASSA
260
A evolução do concreto massa aplicado à obras de grande porte
necessita de meios especiais para combater a geração de calor e às
variações volumétricas. Houve uma grande preocupação quanto à
dosagem do concreto, visando minimizar a quantidade de aglomerante a
fim de coibir o efeito térmico, juntamente com outras medidas.
Data Aproveitamento 
Consumo de 
cimento (kg/m³)
1900-1930 Barragens médias 350
1936 Norris Dam (EUA) 225
1940 Hiwasee Dam (EUA) 168
1954 Pine Flat Dam (EUA 130
1970 Ilha Solteira (Brasil) 100
1978 Água vermelha (Brasil) 90*
EVOLUÇÃO DOS CONSUMOS DE CIMENTO NO TEMPO
(*) CCR – concreto compactado a rolo
261
▪ Foi a primeira das grandes barragens do mundo, construída
entre 1931 e 1935, utilizou cimento Portland (233 kg/m³)
ASTM Tipo IV, de baixo calor de hidratação;
▪ A barragem tem um comprimento de 379 m, altura de 221 m,
largura da base 200 m e largura do topo 15 m;
▪ Foram utilizado 3,3 milhões de m³ de concreto.
BARRAGEM DE HOOVER
262
Foi adotado um sistema de
construção através de blocos
independentes, que foram
monolitizados posteriormente. Pela
1ª vez foi utilizada a técnica de pós
resfriamento pela circulação de
água gelada através de tubos
embutidos na massa do concreto;
Se a construção fosse feita
monoliticamente, demoraria 100
anos para o concreto atingir a
temperatura ambiente.
BARRAGEM DE HOOVER
263
Inicio da Construção de 
Hoover dam
Rio Colorado
264
Construção dos blocos
265
Concretagem dos blocos
266
Vista dos blocos, com as tubulações de pós refrigeração 
posicionadas, prontos para receber o concreto
Tubos de refrigeração
267
HOOVER DAM - JusanteHOOVER DAM - Montante
268
269
270
CONCLUSÃO
Independente do tipo ou tamanho da obra, se o
volume de concreto, em elementos estruturais,
for muito expressivo, é muito importante a
utilização de das medidas preventivas para baixa
o gradiente térmico do concreto, evitando assim
possíveis patologias.