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1 PATOLOGIA DAS CONSTRUÇÕES CAPÍTULO 3 E 4 PROFESSOR: RENATO OLIVEIRA FONSECA 2 Sumário 3 CORROSÃO DAS ARMADURAS 3 3.1 Generalidades 3 3.2 Oxidação – Redução 6 3.3 Pilha eletroquímica 9 3.4 Mecanismos da corrosão nas armaduras 10 3.5 Resumo: Fatores que afetam e desencadeiam a corrosão das armaduras no concreto 17 3.5.1 Dosagem do concreto 17 3.5.2 Compacidade e homogeneidade 18 3.5.3 Espessura de recobrimento 18 3.5.4 Umidade ambiental 19 3.5.5 Oxigênio 19 3.5.6 Temperatura 19 3.5.7 Estado superficial do aço 20 3.5.8 Tensões mecânicas no aço 20 3.5.9 Contato galvânico 20 4 CRITÉRIOS DE AVALIAÇÃO DO QUADRO PATOLÓGICO – ELABORAÇÃO DE DIAGNÓSTICO 22 4.1 Vistoria, instrumentos e organização dos resultados 22 4.2 Informações complementares 34 4.3 Ensaios e a formulação do diagnóstico 34 4.3.1 Ensaios 34 4.3.2 Formulação do diagnóstico 41 3 3 Corrosão das armaduras 3.1 Generalidades Figura 3.1. Corrosão das armaduras A corrosão das armaduras é uma das principais manifestações patológicas responsáveis por enormes prejuízos. Como material de construção denso e resistente, se pensa que o concreto armado tem uma duração ilimitada. No entanto, atualmente se constata um número crescente de estruturas prematuramente deterioradas por corrosão das armaduras. 4 Figura 3.2. Corrosão das armaduras – Pilar de viaduto Figura 3.3. Corrosão das armaduras – Pilar de viaduto Figura 3.4. Corrosão das armaduras – Fundo de laje 5 A displicência na execução do concreto armado tem se demonstrado na principal causa do inicio precoce da corrosão das armaduras, principalmente pelos seguintes fatos: • O cobrimento das armaduras abaixo dos valores recomendados pelas normas da ABNT; Figura 3.5. Corrosão das armaduras em pilar – pequeno cobrimento da armadura • Concreto executado com elevado fator água/cimento, acarretando elevada porosidade do concreto e fissuras de retração; Figura 3.6. Fissuras de retração na superfície do concreto • Ausência ou deficiência de cura do concreto, propiciando a ocorrência de fissuras, porosidade excessiva, diminuição da resistência, etc.; 6 Figura 3.7. Porosidade no concreto – fácil acesso aos agentes agressivos • Segregação do concreto com formação de ninhos de concretagem, erros de traço, lançamento e vibração incorretos, formas inadequadas, etc. Figura 3.8. Ninhos de concretagem O concreto proporciona as armaduras uma dupla proteção: • Uma barreira física que separa o aço do contato direto com o meio ambiente que contem elementos agressivos ao aço; • Capa passivadora formada pela alcalinidade do concreto. 3.2 Oxidação – Redução Para melhor entendimento do processo de corrosão é importante rememorar alguns conceitos, tais como: 7 a) Modelo Atômico: Em um átomo em seu estado normal, o número de prótons (no núcleo) é o mesmo número de elétrons (na eletrosfera). O número de prótons é chamado de número atômico (Z) Figura 3.9. Modelo atômico clássico “Em um átomo neutro, cuja carga elétrica é zero, o número de prótons é igual ao número de elétrons”. b) Íons: Íons são átomos que perderam ou ganharam elétrons. Quando o átomo perde elétrons ele se transforma em um íon positivo (cátion). Quando o átomo ganha elétrons ele se transforma em um íon negativo (ânion). A condição de estabilidade dos átomos segue a regra do octeto, ou seja, que na última camada da eletrosfera se tenham 08 elétrons, ou 02, quando a última camada é a K. Desse modo os átomos reagem uns com os outros buscando essa estabilidade. Como exemplo é apresentada a reação da formação do cloreto de sódio. 8 Figura 3.10. Formação do cloreto de sódio Outro exemplo que pode ser observado é o do ferro com o oxigênio. Figura 3.11. Distribuição atômica nos átomos de Ferro e Oxigênio c) Oxidação: A oxidação ocorre na seguinte circunstância: - Quando uma substância perde elétrons. Figura 3.12. Oxidação do átomo de Ferro No caso da reação acima o elemento “Fe” oxidou (perdeu elétrons). No. atômico No. atômico Distribuição eletrônica Distribuição eletrônica 9 Esse tipo de situação ocorre em qualquer reação química, mesmo sem a presença do O2: Figura 3.13. Oxidação do átomo de Sódio No caso da reação acima o elemento “Na” oxidou (perdeu elétrons). d) Redução: A redução ocorre na seguinte circunstância: - Quando uma substância ganha elétrons. Figura 3.14. Redução do átomo de Oxigênio No caso da reação acima o elemento “O” reduziu (ganhou elétrons). Figura 3.15. Redução do átomo de Cloro No caso da reação acima o elemento “Cl” reduziu (ganhou elétrons). e) Oxi-Redução: Ocorrem simultaneamente os dois processos. Na realidade sempre que ocorre uma reação de oxidação, ocorre a reação de redução. 3.3 Pilha eletroquímica Basicamente uma pilha eletroquímica apresenta os seguintes componentes: a) Anodo: eletrodo em que há oxidação (perda de elétron) e onde a corrente elétrica, na forma de íons metálicos positivos, entra no eletrólito; 10 b) Catodo: eletrodo onde a corrente elétrica sai do eletrólito ou o eletrodo onde no qual as cargas negativas (elétrons) provocam reações de redução; c) Eletrólito: condutor (usualmente um líquido) contendo íons que migram do anodo para o catodo. Figura 3.16. Esquema de pilha eletroquímica 3.4 Mecanismos da corrosão nas armaduras A corrosão das armaduras pode-se originar por uma ação química ou eletroquímica, resultando numa modificação do aço de forma continua, até que todo o aço se transforme em ferrugem. São dois os processos principais de corrosão que podem sofrer a armadura de aço para concreto: -Corrosão química; -Corrosão eletroquímica. a) Corrosão química É provocada por uma reação gás-metal, isto e, pelo ar atmosférico e o aço, formando compostos de oxido de ferro (Fe2O3). Este tipo de corrosão é muito lento e não provoca deterioração substancial das armaduras. Como exemplo, o aço estocado no canteiro de obra, aguardando sua utilização sofre este tipo de corrosão. OXIDAÇÃO: -PERDA DE ELÉTRONS. REDUÇÃO: -GANHO DE ELÉTRONS. 11 Figura 3.17. Corrosão química na barra de aço b) Corrosão eletroquímica Ocorre em meio aquoso sendo o principal e mais sério processo de corrosão encontrado na construção civil. Neste processo de corrosão, a armadura se transforma em óxidos e hidróxidos de ferro, de cor avermelhada, pulverulenta e porosa, denominada ferrugem. Para a ocorrência desse tipo de corrosão interagem as seguintes condições: • Presença de um eletrólito: A presença de sais dissolvidos do cimento, como o hidróxido de cálcio (CaOH2) ou a presença do anidro carbônico (CO2), que sempre contém pequenas quantidades de ácido carbônico, podem funcionar como eletrólito. Quantidades pequenas de íons cloreto (Cl-), íons sulfatos (S--), dióxido de carbono (CO2), nitritos (NO3-), gás sulfídrico (H2S), amônia (NH4+), óxidos de enxofre (SO2, SO3), fuligem, etc., aumentam potencialmente a ação do eletrólito e, consequentemente, o fenômeno da corrosão. Isto explica que a velocidade da corrosão em regiões industriais, orlas marítimas, poluídas, etc. são mais elevadas, devido à maior concentração de elementos agressivos. 12 • Diferença de potencial: Qualquer diferença de potencial entre doispontos da armadura, causada por diferença de umidade, concentração salina, aeração ou por tensão diferenciada na armadura pode criar uma corrente elétrica entre dois pontos. As partes que possuem um potencial menor se convertem em ânodo e as que possuem um potencial maior se convertem em catodo. Figura 3.18. Diferença de potencial: Corrosão Figura 3.19. Diferença de potencial: Corrosão 13 Figura 3.20. Potenciais de oxidação dos diferentes metais • Presença de oxigênio: A presença de oxigênio é necessária para a formação de óxidos de ferro. No processo de corrosão eletroquímica, o ferro se separa do aço na região anódina, formando íons ferrosos puros (Fe++), que se transformam em óxido de ferro com a ação do oxigênio dissolvido na água ou ar. Os fenômenos de corrosão são expansivos e geram tensões que podem provocar fissuras no concreto, principalmente os de baixo cobrimento de armadura, aumentando a entrada e saída de água, sais e vapores agressivos, elevando exponencialmente a velocidade da corrosão. 14 Figura 3.21. Trincas em elementos estruturais devido a expansão dos produtos da corrosão das armaduras A corrosão eletroquímica pode se oginar devido a outros fatores, conforme a seguir: b.1) Corrosão em espaço confinado (frestas) A corrosão em espaços confinados pode ocorrer quando sobre a superfície do aço existe um espaço suficiente resguardado que evita o acesso continuo de oxigênio, podendo criar zonas diferenciais de oxigênio (conseqüentemente com diferentes potenciais) que induzem a corrosão. Figura 3.22. Base de pilar metálico – possibilidade de corrosão por frestas 15 b.2) Corrosão sob tensão Este tipo de corrosão ocorre em presença de duas circunstancias conjuntas: -esforços de tração -meio agressivo Normalmente regiões tensionadas funcionam como anodos. Com o tempo surgem micro fissuras que podem acarretar em um rompimento brusco da peça antes da percepção do problema. Este efeito ocorre preferencialmente em concreto protendido, onde se utiliza aço de alta resistência. A corrosão sob tensão é um fenômeno muito especifico, geralmente associado a concreto de baixa qualidade, (mau preenchimento das bainhas, ou a presença de cloretos nos aditivos de concreto). Figura 3.23. Corrosão sob tensão – ruptura brusca b.3) Corrosão por correntes de interferência As correntes de interferência, chamadas também como erráticas ou de fuga, pode ser definido como as correntes que fluem em uma estrutura e que não formam parte do circuito elétrico ou célula eletrolítica. As fontes mais comuns deste tipo de corrente são: sistemas de proteção catódica operando nas cercanias de estruturas de concreto armado, especialmente em meios de muito baixa resistividade, como em água salobra, sistemas com potência elétrica, como os trens elétricos, metrô, máquinas de soldar, onde a estrutura conectada a terra se encontra a certa distância dos eletrodos de solda, etc. 16 É importante salientar que se o aço se encontra passivado em um concreto não contaminado por cloretos, esta corrente de interferência não produz corrosão. Ao contrário, se o concreto contém cloretos, a corrosão do aço de tornaria acelerado drasticamente pelo efeito destas correntes. b.4) Corrosão galvânica Este tipo de corrosão pode-se dar quando existem dois metais diferentes no meio eletrolítico. Ex: telha de alumínio apoiada em perfis de aço. No aço do concreto, esta situação se dará cada vez que em alguma zona se danifique, ou não se forme uma capa passivadora característica. Esta zona atuara como um anodo, frente ao restante do material, onde permanece a passivação, o qual atuará como catodo. Também se poderia apresentar quando o aço se encontra em contato com outros condutores mais nobres. Figura 3.24. Corrosão galvânica – contato entre o alumínio da telha e o aço do perfil b.5) Corrosão por cloretos Corrosão que ocorre pelo ingresso através do meio externo de íons cloretos no concreto ou no caso de contaminação da massa do concreto, como por exemplo, através da água com aditivos aceleradores inadequados ou areia do mar. A ação de íons de cloretos forma uma célula de corrosão onde existe uma capa passiva intacta, atuando como catodo, no qual se produz oxigênio e uma pequena área onde se perdeu a capa passivadora, atuando como anodo, na 17 qual se produz a corrosão. As corrosões por cloreto são autocatalíticas, e se generalizam em continuo crescimento. Os cloretos destroem de forma pontual a capa passivadora, podendo produzir uma ruptura pontual do aço. Em ambiente marítimo, o cloreto pode penetrar pela rede de poros do concreto. O concreto também pode ser contaminado com cloretos através de aditivos aceleradores, água contaminada (salobra), ambiente industrial (papel, celulose, fertilizantes, etc.), dentre outros. 3.5 Resumo: Fatores que afetam e desencadeiam a corrosão das armaduras no concreto Um conjunto de circunstancias pode afetar e desencadear a despassivação do aço do concreto. Dentre aos fatores pode-se citar como principais: 3.5.1 Dosagem do concreto Os concretos homogêneos, compactos, resistentes e pouco porosos garantem importantes funções de proteção ao aço, tanto como barreira física, como uma capa passivante alcalina que mantém a armadura protegida. A baixa porosidade da massa do concreto impede a penetração dos agentes agressivos. Assim, sendo, deve se ter em conta a necessidade de se executar uma dosagem de concreto que garanta a máxima compacidade e, por conseguinte sua durabilidade, tomando as seguintes precauções: - Efetuar um estudo de granulometria, de forma que se garanta uma boa curva de agregados e menor volume de vazios; - Utilizar a menor quantidade de água possível, para diminuir a porosidade e aumentar a resistência final, substituindo o excedente de água por aditivos redutores de água; - Garantir uma boa hidratação do cimento, com uma cura adequada, diminuindo a quantidade de poros do concreto endurecido; - As características dos agregados utilizados no concreto tem influencia na sua qualidade final; - A ação positiva de certas adições ao concreto, como escorias de atividade pozolânica, microssilica ou inibidores de corrosão, tem grande influência na durabilidade do concreto armado. 18 3.5.2 Compacidade e homogeneidade A compacidade do concreto é a propriedade mais importante do mesmo nos efeitos de sua resistência a penetração dos agentes agressivos. Ela é inversamente proporcional a porosidade, minimizando a carbonatação e o ataque de agentes agressivos. A compacidade é expressa pela quantidade de matéria sólida por unidade de volume, ou a relação entre o volume sólido e o volume total. A compacidade é função principalmente da quantidade, qualidade e proporção entre os componentes do concreto. A compacidade pode ser comprometida por uma mistura, transporte e compactação inadequados, já que isto afeta a homogeneidade. 3.5.3 Espessura de recobrimento A espessura da capa de cobrimento das armaduras é importante para garantir sua proteção, desde que não se apresente porosa e com fissuras. Existem normas nacionais e internacionais que regulamentam a espessura mínima requerida para cobrimento das armaduras, segundo a utilização deste concreto, desde em áreas internas, como nas áreas mais agressivas. Quadro 3.1. Classe de agressividade ambiental x Cobrimento das armaduras no concreto (NBR 6118 – ABNT,2003) 19 3.5.4 Umidade ambiental A presença de umidade é imprescindível para a ocorrência das reações de oxidação das armaduras, pois intervém no processo catódico de redução do oxigênio. Além disso, é necessária para a mobilidade dos íons no processo eletrólito.Em um concreto seco, a resistividade elétrica é tão elevada que impede que a corrosão se produza. Por outro lado, quanto maior é a quantidade de água no concreto, menor será o valor de resistividade elétrica e mais elevada poderá ser, a principio, a velocidade de corrosão. 3.5.5 Oxigênio Não é possível o processo de corrosão sem a mínima quantidade de oxigênio junto às armaduras. Quando um concreto é denso e o ambiente exterior tem valores médios de umidade, os poros estão completamente saturados de água a partir de 3 a 4 cm do seu exterior. Isto dificulta a presença do oxigênio, que necessita diluir-se na água antes de alcançar as armaduras. Se existem armaduras despassivadas e com pouco cobrimento de concreto, o contato com o oxigênio é mais fácil e a corrosão pode ser mais elevada. 3.5.6 Temperatura A temperatura tem um duplo papel nos processos de degradação. Por um lado, o aumento da temperatura atua na mobilidade das moléculas, facilitando o transporte de substancias. Por outro lado, a diminuição da temperatura pode dar lugar a condensações. Além disto, a quantidade absoluta de vapor está diretamente relacionada a temperatura ambiente. É importante destacar que os 3 fatores - umidade, oxigênio e temperatura - tem efeitos contrapostos e portanto não e fácil predizer a evolução da corrosão. Por exemplo, uma maior umidade facilita a corrosão, mas também impede a maior presença de oxigênio. Uma temperatura mais elevada acelera a corrosão, mas diminui a condensação. 20 3.5.7 Estado superficial do aço A oxidação superficial da armadura não causa efeito significativo no processo de corrosão, mas podem estar contaminados com cloretos. A corrosão superficial do aço, não aderida, deve ser eliminada, pois interfere na sua aderência ao concreto (importante no concreto protendido) e na criação e aderência da capa passivadora. Figura 3.25. Aço estocado no canteiro – Cuidados maiores em regiões de ação da atmosfera salina 3.5.8 Tensões mecânicas no aço O aço pode estar submetido a tensões entre 60% a 80% do seu limite elástico. Estas elevadas tensões não representam perigo se o mesmo está isento de imperfeições e de óxidos superficiais, e se o concreto que o envolve é de boa qualidade. Em concreto onde a carbonatação alcança o aço tensionado, ou com presença de íons despassivantes, o risco de uma corrosão sob tensão existe. Este tipo de corrosão se caracteriza por incubar micro fissuras não visíveis a olho nu, que se propagam com relativa rapidez ao interior da armadura. Alcançada uma perda de seção crítica, a armadura se rompe de uma forma frágil. 3.5.9 Contato galvânico O contato das armaduras com outros metais podem ocasionar sua corrosão. Devem ser evitados os contatos das armaduras com outros metais, que podem polarizar até potenciais mais anódinos. Em geral o contato aço-aço inoxidável ou 21 aço-cobre não produzem corrosão. O contato com zinco ou alumínio pode ser benéfico, pois induzem a uma certa proteção catódica da armadura. 22 4 Critérios de avaliação do quadro Patológico – elaboração de diagnóstico Conforme já analisado nos capítulos anteriores, todas as edificações e estruturas possuem determinadas caraterísticas que as fazem reagir conforme as condições de exposição aos quais estão submetidas. Pode-se dizer que o conjunto de agentes agressivos ou fenômenos patológicos atuam na edificação ou estrutura produzindo um verdadeiro leque de fenômenos físicos, químicos e biológicos. O efeito desses fenômenos provocam a queda do desempenho esperado e da durabilidade da edificação/estrutura. As patologias são caracterizadas no início pelo aparecimento das primeiras manifestações perceptíveis, que irão evoluir de acordo com o tipo de agressividade ao qual a edificação/estrutura está submetida. Como exemplo pode-se citar: -fissuras; -deformações; -alteração de cor; -etc. Logicamnete a situação ideal seria a de se poder identificar as patologias em seu período inicial, quando a possibilidade da resolução é muito maior, Ocorre, no entanto, que pela ausência de manifestações perceptíveis, isso se torna uma prática muito difícil. 4.1 Vistoria, instrumentos e organização dos resultados A partir do momento da constatação da existência de alguma patologia na edificação/estrutura deve ser dado o primeiro passo para o esclarecimento dos problemas existentes através da vistoria na edificação. A vistoria visa: -Constatar a existência e gravidade do problema patológico; -Definir a extensão do problema e da inspeção; -Caracterizar os materiais e a patologia através de: -Utilização dos sentidos humanos; -Utilização de instrumentos. 23 -Registrar os resultados obtidos. Quanto maior for a quantidade de informações coletadas, maior será a capacidade de análise do elemento inspecionado. Maiores chances existirão de se alcançar o objetivo final. Os tópicos básicos para uma adequada análise de patologias são: a) Existência e gravidade do problema patológico A determinação da existência do problema patológico passa pela comparação entre o desempenho esperado da edificação/estrutura com o desempenho encontrado. Por exemplo, uma deformação de laje pode estar dentro dos limites permitidos em norma. Pode causar um descolamento de piso, mas não chega a ser uma patologia por estar dentro de um valor previsto. Figura 4.1. Deformação da marquise Em relação à gravidade podem-se tomar medidas imediatas de segurança como executar um escoramento em uma estrutura para se evitar algum risco e permitir que se possa concluir a vistoria. 24 Figura 4.2. Escoramento de fachada Figura 4.3. Escoramento emergencial de viaduto Figura 4.4. Escoramento emergencial de viaduto Destaca-se ainda que as medidas imediatas devem ser analisadas com critério de modo que não sejam produzidos novos problemas na edificação. Como exemplo é possível citar o caso clássico do escoramento de 25 marquises. No caso das figuras a seguir pode-se claramente observar o surgimento de esforços não previstos na estrutura da marquise. Caso essa estrutura já se apresente deteriorada, o serviço de escoramento (mal planejado) pode levar à ruína. Figura 4.5. Marquise sem escoramento Figura 4.6. Escoramento com escoramento único na extremidade livre Figura 4.7. Escoramento Marquise com vários apoios, resultando numa significativa redução de momento, comparada a situação anterior 26 Figura 4.8. Desabamento de marquise – Rio de Janeiro/RJ 27 Figura 4.9. Desabamento de marquise – Serra Talhada/PE b) Definição da extensão do problema e da inspeção A definição da extensão do problema e alcance da inspeção tem como premissa a magnitude/quantidade dos efeitos patológicos identificados. Caso os problemas verificados estejam presentes em grande parte da edificação/estrutura inspecionada, existe a necessidade de se realizar um exame minucioso de toda a edificação/estrutura. Por outro lado, caso os 28 problemas seja localizados, pode se decidir por uma vistoria de menor alcance. Caso seja decidido por uma inspeção minuciosa, deve ser estabelecido um roteiro detalhado de inspeção com a definição da metodologia básica. Por exemplo pode-se citar: Para o caso de um prédio de apartamentos: -iniciar a inspeção pelo pavimento superior, com cada cômodo sendo visitado, obedecendo-se um caminhamento previamente estabelecido (por exemplo: sentido horário), repetindo-se essa rotina até ao pavimento inferior. Devem ser anotadas todas as anomalias avaliadas identificandosua extensão e localização. Pode acontecer que, após a coleta de informações, ainda não se tenha dados suficientes para um parecer. Nesse caso devem ser analisadas as circunvizinhanças de maneira a identificar se os problemas verificados também ocorrem nesses locais. Além disso, podem ser necessários levantamentos topográficos, posicionamento do lençol freático, existência de aterros, etc. c) Caracterização dos materiais e da patologia A caracterização dos materiais e patologia depende primeiramente da sensibilidade e experiência do vistoriador. Na sensibilidade o uso dos sentidos humanos é de fundamental importância na identificação e percepção de problemas como fungos, reconhecimento de sons (por exemplo: sons cavos), etc, A percepção humana é limitada na identificação dos problemas patológicos sendo necessário o uso de equipamentos para uma perfeita caracterização da patologia. Por exemplo pode-se citar alguns equipamentos: -Nível; Figura 4.10.Nível de bolha 29 -Prumo de linha; Figura 4.11. Prumo de linha -Régua graduada ou trena; Figura 4.12. Trena -Fissurômetro; Figura 4.13. Fissurômetro 30 -Paquímetro; Figura 4.14. Paquímetro -Esclerômetro; Figura 4.15. Esclerômetro -Solução alcoólica de fenolftaleína a 0,1 por cento; Figura 4.16. Aplicação de fenolftaleína 31 Figura 4.17. Aplicação de fenolftaleína – região carbonatada -Martelo para inspeção; Figura 4.18. Martelo para inspeção -Medidor de potencial de corrosão: A medição dos potenciais de corrosão das armaduras possibilita uma análise das células de corrosão, nas áreas onde ainda não existem sintomas aparentes, ou seja, onde não ocorreram fissuras nem desplacamentos, servindo também para monitorar, de tempos em tempos, possíveis estados de corrosão, antes que ocorra a perda de seção das armaduras. Para fazer o levantamento dos potenciais de corrosão do concreto armado, deve-se, primeiramente, aspergir água, com algumas gotas de detergente, na área a ser analisada (o detergente quebra a tensão superficial da água), baixando a resistividade do concreto possibilitando a execução das medições dos potenciais de corrosão. Faz-se uma ligação metálica de um 32 pólo do Medidor de Potencial com o aço do concreto armado e o outro pólo é conectado ao eletrodo de cobre-sulfato de cobre. Para fazer a medição coloca-se uma esponja, também embebida com a solução água- detergente, e coloca-se o eletrodo. No mesmo instante o voltímetro acusará o potencial do aço naquele ponto. Para se fazer o levantamento dos potenciais de uma peça estrutural (laje, viga, pilares, etc...) deve-se fazer medidas em pontos de uma malha quadrada imaginária. Após o levantamento dos potenciais, faz-se a ligação dos pontos de mesmo potencial, determinando as células de corrosão. Figura 4.19. Medidor de potencial de corrosão Figura 4.20. Medidor de potencial de corrosão – utilização em campo Critério de medida do potencial de corrosão Mais Negativo que 350 mV 95 % de probabilidade de Corrosão Mais Positivo que 200 mV 5 % de probabilidade de Corrosão Entre os Dois Valores Incerto 33 -Furadeira com coletor de pó; Figura 4.21. Furadeira com coletor de pó -Pacômetro: O pacômetro é um localizador eletrônico de barras metálicas em concreto com display digital. O aparelho localiza as barras e mostra seu diâmetro e espessura de cobrimento de ferragens até 150mm distantes da superfície. Detecta a posição, a bitola e o cobrimento das armaduras, auxilia nos ensaios de ultra-som, na extração de corpos de prova de concreto evitando cortar o ferro das armaduras, usado para verificar a conformidade do executado com o projeto,etc. Figura 4.22. Pacômetro digital -Etc, 34 d) Registrar os resultados obtidos Os registros dos dados coletados são de fundamental importância para o entendimento da patologia identificada. Os registros podem ser feitos manualmente através de croquis com identificação nas plantas e elevações, bem como com filmagens e fotografias. 4.2 Informações complementares Quando as informações obtidas na vistoria da edificação/estrutura não são suficientes para perfeito entendimento do problema existente, busca-se ampliar o leque de informações com dados complementares. Informações complementares podem ser obtidas através de: - Investigação com pessoas envolvidas com a construção; (vão saber dizer se ocorreu algum evento importante que possa justificar o problema existente. Ex. um trecho da estrutura foi executada com concreto preparado “in loco”, substitui- se algum tipo de material, etc.) - Análise de documentos formalizados (projetos, diários de obra, notas fiscais, etc.) 4.3 Ensaios e a formulação do diagnóstico 4.3.1 Ensaios Os problemas patológicos se apresentam sob a forma de sintomas. Um considerável número de problemas apresenta sintomatologia bastante característica, permitindo um imediato diagnóstico final. Em outros casos são necessários exames ou ensaios complementares para definição e entendimento do problema. O conhecimento dos resultados a serem obtidos com os ensaios permite que se decida pela execução ou não do mesmo, evitando-se custos elevados e prazos dilatados. Por outro lado, o não conhecimento do tipo de ensaio pode provocar um diagnóstico equivocado, reduzindo as possibilidades de resolução do problema. Por exemplo, pode ser citado: Extração de testemunhos para ensaio de resistência à compressão em estruturas com evidente acréscimo de carregamento. (Na realidade deve ser verificado primeiramente o novo carregamento atuando na estrutura). 35 A execução de ensaios complementares, além de permitir um melhor entendimento do problema, irá dar subsídio para a quantificação do problema, fornecendo dados para os planejamento dos serviços de reparo. Os ensaios complementares podem ser: -Em laboratório; Ex: no concreto: -Absorção e Porosidade: Esse ensaio permite uma avaliação do grau de porosidade do concreto, permitindo caracterizar o risco ou não da deterioração da estrutura (que dependerá da agressividade do local); A porosidade do concreto está diretamente relacionada com a relação água x cimento. Estudos mostram que relações a/c acima de 40% provocam a abertura de poros com o dobro de diâmetro, elevando a velocidade de carbonatação ao quadrado. Figura 4.23. Influência da relação a/c na resistência à compressão do concreto -Resistência à compressão; -Módulo de elasticidade; -Contaminação por cloreto; -etc, 36 -No local (“in loco”). Ex: no concreto: -Esclerometria: Método não destrutivo que mede a dureza superficial do concreto, fornecendo elementos para a avaliação da qualidade do concreto endurecido. Figura 4.24. Ensaio de Esclerometria no concreto •NÚMERO MÍNIMOS DE ENSAIO: –MÍNIMO = 5 –MÁXIMO = 16 –Recomenda-se –9 a 10 VANTAGENS DA ESCLEROMETRIA •Baixo custo; •Simplicidade de execução; •Rapidez de ensaio; •Experiência consolidada; •Curvas de correlação; •NORMA –NBR 7584 de 1982 OBSERVAÇÕES: a) Esse método fornece apenas uma boa medida da dureza relativa da superfície do concreto. As correlações com as demais 37 propriedades do concreto são determinadas empiricamente através de outros ensaios específicos; b) Na associação dos resultados de esclerometria com a resistência à compressão do concreto devem ser levadas em consideração as seguintes premissas: a. Os gráficos de correlação da resistência à compressão fornecidos pelo fabricante do aparelho (esclerômetro), referen-se a concretos preparados em outros países e condições diferentes das brasileiras,em idades que variam entre 14 a 56 dias. b. Para avaliação direta da resistência à compressão do concreto deve-se dispor de uma correlação confiável efetuada como materiais locais de referência; c. Fatores que influenciam no resultado do ensaio de esclerometria: i. Tipo de cimento; ii. Tipo de agregados; iii. Tipo de superfície – O estado da superfície a ser analisada é normalmente o que mais acarreta variação de resultados; iv. Superfícies úmidas podem provocar subestimativa da qualidade do concreto; v. Carbonatação: A influência da carbonatação na dureza da superfície do concreto é significativa e pode promover a superestimação da resistência; vi. Outros fatores: massa específica do concreto, esbeltez do elemento estrutural ensaiado, falhas no concreto, estado de tensão do concreto, tipo de cura, etc -Profundidade de carbonatação: O fenômeno químico da carbonatação ocorre quando o dióxido de carbono existente no ar penetra lentamente no concreto e reage com o hidróxido de cálcio existente. Tem como principal 38 consequência a perda de alcalinidade. Essa perda de alcalinidade propicia a condição do início da corrosão das armaduras. O ensaio pretende verificar a alcalinidade do concreto, recorrendo à utilização de uma solução alcoólica de fenolftaleína em furos previamente executados na superfície do concreto, permitindo distinguir e avaliar as zonas que ainda se encontram protegidas (pH de 12 - 13.5) das que já perderam alcalinidade com ph abaixo de 9.0. Figura 4.25. Teste de fenolftaleína para verificação do processo de carbonatação Figura 4.26. Teste de fenolftaleína para verificação do processo de carbonatação 39 Através da profundidade de carbonatação é possível estimar a vida útil de uma estrutura (considerando como vida útil o momento em que a carbonatação alcança, ou atinje, as armaduras). A profundidade de carbonatação é analisada através da fórmula: X = K √T Onde: X = profundidade de carbonatação K = coeficiente de carbonatação (mm / √tempo em anos) T = Tempo em anos Um exemplo prático é apresentado a seguir: a) Para uma obra com 17 anos de idade e ensaio de carbonatação = 21 mm: 1º) Calcula-se o coeficiente de carbonatação 2º) Calcula-se a vida útil deste elemento estrutural Considerando que a estrutura em questão foi projetada com uma espessura de cobrimento = 45 mm: Vida útil total = 78 anos e vida útil restante = 61 anos. A figura a seguir mostra a evolução da profundidade de carbonatação do exemplo citado até o fim da sua vida útil. = 5,09 mm / . 40 Figura 4.27. Teste de fenolftaleína para verificação do processo de carbonatação -Percussão: Permite de forma simples detectar regiões com falhas na concretagem (Baixa compacidade), ou com armadura em processo de corrosão através da alteraçao do som que é produzido aplicar pequenos golpes com um martelo de aço na superfície do concreto endurecido. É um ensaio inicial que pode servir como direcionamento para as investigações, não devendo ser tomado como conclusão final. Figura 4.28. Ensaio de percussão no concreto. -Potencial de corrosão: Com este ensaio pode-se levantar ou monitorar de tempos em tempos possíveis estados de corrosão e a sua evolução, antes que ocorra a perda de seção das armaduras com conseqüentes desplacamentos da camada de recobrimento do concreto e o comprometimento maior da estrutura. 41 Figura 4.29. Ensaio de potencial de corrosão. -Espessura de cobrimento: Esse ensaio pode ser realizado de 02 modos: Ou se realizada a demolição manual da camada de cobrimento do concreto na região a ser analisada, ou se utiliza um pacômetro para essa avaliação. -Abertura de fissuras: verifica-se a abertura das fissuras para comparar os os valores limites estabelecidos em normas. Um simples fissurômetro pode atender a essa avaliação. -etc. 4.3.2 Formulação do diagnóstico O diagnóstico tem como objetivo final o entendimento de um quadro geral de fenômenos e manifestações patológicas. O levantamento de dados do edifício/estrutura, os ensaios de campo e de laboratório devem ser interpretados e analisados como um todo, como se fossem peças de um “quebra-cabeças”, que ao final compõem a forma final. A composição do diagnóstico: 1. Vistoria; 2. Levantamento de dados; 3. Entendimento de como o edifício/estrutura “trabalha”; 42 4. Entendimento de como o edifício/estrutura reage à ação dos agentes agressivos; 5. Porque surgiu e como se desenvolveu o quadro de patologia; 6. Quantificação do problema; 7. Como pode ser eliminado esse quadro. A fase de levantamento de dados é fundamental na formulação do diagnóstico, e esse somente tem sentido se a interpretação dos dados for corretamente realizada. Todos os dados são importantes não devendo ser desprezados detalhes mínimos, pois pode ser esse detalhe a chave para o esclarecimento final do problema. Exemplo de levantamento de dados: - fotos; - medidas de deformações; - avaliação da presença de cloretos e sulfatos; - verificação da profundidade de carbonatação; - medidas de fissuras; - posição das patologias; - extensão das patologias; - perda de seção de barra de aço; - verificação de erros de projeto e execução; - utilização e manutenção da edificação; O fluxo das etapas para apresentação do diagnóstico pode ser melhor representado na Figura 4.30. 43 Figura 4.30. Fluxograma para elaboração do diagnóstico O diagnóstico deve ainda: • Relacionar as sugestões técnicas para solução das anomalias identificadas; • Classificar o estado de conservação; • Resumir os problemas identificados; • O laudo pode conter solução do problema com orçamento, dependendo do serviço contratado, que pode ser apresentado em anexo; • Conclusão final; Exemplos de diagnósticos de problemas patológicos serão apresentados a seguir.
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