Patologias do concreto Parte 2

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PATOLOGIA DAS CONSTRUÇÕES
Carbonatação, íons cloretos no 
concreto
Profa. Cecília Ogliari Schaefer Msc.
AGENTES AGRESSIVOS PRESENTES NO MEIO 
AMBIENTE
Penetram nas estruturas por meio da rede de 
poros
Tamanho, volume e continuidade dos poros.
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INFLUÊNCIA DO SISTEMA DE POROS NO 
CONCRETO
O grau de hidratação do cimento também é importante.
O sistema de poros e também a região entre a pasta e 
o agregado influencia muito a permeabilidade .
+etringita e Ca(OH)2
Afastamento do C-S-H
Maior a/c
INFLUÊNCIA DO SISTEMA DE POROS NO 
CONCRETO
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Vazios na pasta: quanto maior o volume de vazios, menor a 
resistência do concreto e durabilidade.
Porosidade
Permeabilidade Facilidade do ingresso de fluidos. 
Escoamento sob diferencial de pressão.
Proporção do volume total do concreto 
ocupada pelos poros. Vazios no concreto. 
Depende da 
distribuição, 
forma, 
continuidade 
dos poros.
Resistência
a/cPorosidade
INFLUÊNCIA DO SISTEMA DE POROS NO 
CONCRETO
TRANSPORTE NO CONCRETO
PRINCIPAIS SUBSTÂNCIAS QUE PODEM 
COMPROMETER A DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS
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Água, pura ou com íons agressivos (sulfato, cloreto), 
dióxido de carbono (CO2) e oxigênio.
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Três mecanismos:
� Permeabilidade: caracteriza a aptidão do material
de deixar-se atravessar por um fluido por gradiente
de pressão.
� Absorção: movimentação capilar no poros abertos
ao meio ambiente.
�Difusão: deslocamento por efeito de diferença de
concentração.
FACILIDADE DE ESCOAMENTO NO 
CONCRETO
Difusão de gases no concreto:
CO2 => provoca a carbonatação da reserva alcalina do
concreto.
Oxigênio => responsável pela reação catódica na
corrosão das armaduras.
Vapor de água => também é responsável pelo
desenvolvimento da corrosão de armaduras.
DIFUSÃO
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Fatores influentes no transporte de fluidos
Influência da idade e da relação água/cimento do concreto na 
permeabilidade
Fatores influentes no transporte de fluidos
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Influência da porosidade no coeficiente de difusão de gases 
no concreto
Fatores influentes no transporte de fluidos
Influência da temperatura no coeficiente efetivo de difusão 
de íons cloreto
Fatores influentes no transporte de fluidos
a/c=0,6
a/c=0,5
a/c=0,4
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CARBONATAÇÃO
A carbonatação transforma íons alcalinos como: cátions
de sódio, potássio e cálcio, em sais de carbonatos
desses elementos, pela ação ácida do CO2 presente
no ar.
Cátion: íon com carga positiva.
Representa um dos fatores iniciadores mais
importantes da corrosão das armaduras.
CARBONATAÇÃO
Mecanismo de ocorrência
1) Difusão gasosa do CO2 na fase aquosa dos poros do
concreto
2) Reação química do CO2 com os elementos alcalinos
Fase aquosa dos poros do concreto:
Ca(OH)2 => Ca
2+ + 2OH-
Solubilização do CO2 :
CO2 + 2HO
- => CO3
2- + H2O
Carbonatação:
Ca2+ + CO3
2- => CaCO3
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CARBONATAÇÃO
Outros cátions NaOH, KOH
CO2 + 2NaOH => Na2CO3 + H2O
CO2 + 2KOH => K2CO3 + H2O
Álcalis do cimento
• Precipitação principal da carbonatação na pasta de
cimento endurecida: carbonato de cálcio (CaCO3),
gerando alteração física microestrutural.
• A carbonatação por si mesma não causa
deterioração ao concreto, entretanto tem um efeito
importante: pH é reduzido de 12,6 e 13,5 para
cerca de 9. DESPASSIVAÇÃO.
• Ocorre a partir da superfície do concreto, formando
uma frente de carbonatação, que separa duas zonas
de pH muito distintas.
CARBONATAÇÃO
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A precipitação do carbonato de cálcio gera diminuição 
da permeabilidade ao CO2.
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Fatores que influenciam a carbonatação:
• Concentração de CO2: polos industriais geram
ambientes mais propícios para a carbonatação.
Túneis, garagens.
CARBONATAÇÃO
Ambientes com maior concentração de CO2 no ar têm
carbonatação mais agressiva e pronunciada.
Fatores que influenciam a carbonatação:
Concentração de CO2:
CARBONATAÇÃO
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Fatores que influenciam a carbonatação:
Umidade relativa do ar
CARBONATAÇÃO
Baixa UR
Poros secos não ocorre 
carbonatação pela falta de água. 
Entretanto o CO2 difunde sem 
dificuldades
Alta UR
Frente de carbonatação 
avança pois tem água e 
possibilidade de difusão de 
CO2
Os poros do concreto podem conter diferentes quantidades de água em função 
da umidade relativa, esta que condiciona a velocidade de difusão do CO2.
Fatores que influenciam a carbonatação:
Difusão do CO2
CARBONATAÇÃO
Saturado: baixa 
velocidade de difusão do 
CO2
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Fatores que influenciam a carbonatação:
Relação água/cimento
CARBONATAÇÃO
• Quanto maior a a/c 
maior a porosidade e 
permeabilidade: 
facilidade de difusão 
do CO2.
Diferentes métodos de cura.
Fatores que influenciam a carbonatação:
Cura
CARBONATAÇÃO
• Quanto maior o 
período de cura e mais 
eficiente o método 
maior o grau de 
hidratação do 
cimento: menor 
porosidade.
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• Evitando ou minimizando a retração plástica no
concreto: fissuras;
• Aumentando o grau de hidratação da pasta de
cimento na superfície do concreto;
• Consolidando a pasta de cimento e;
• Qualificando o concreto, especialmente na região do
cobrimento da armadura.
Fatores que influenciam a carbonatação:
Interferência da Cura
CARBONATAÇÃO
Fatores que influenciam a carbonatação:
Consumo de cimento
CARBONATAÇÃO
• Quanto maior o teor 
de cimento na 
composição do 
concreto menor a 
velocidade de 
carbonatação.
• Teores excessivos de 
cimento podem gerar 
retração e fissuração da 
pasta e favorecer a 
entrada do CO2.
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Cimentos com adições apresentam desempenho
inferior aos cimentos Portland puros.
Apesar do refinamento dos poros, ocorre a diminuição
da reserva alcalina (redução de Ca(OH)2).
Assim sendo a velocidade de carbonatação é maior
pois a reserva alcalina é menor.
Fatores que influenciam a carbonatação:
Adições minerais
CARBONATAÇÃO
Fatores que influenciam a carbonatação:
Adições minerais:
CARBONATAÇÃO
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Fatores que influenciam a carbonatação:
Adições minerais:
CARBONATAÇÃO
CARBONATAÇÃO
Medida
Avaliação da frente de carbonatação com o
emprego de indicadores de pH
• Em contato com a solução alcalina do
concreto adquirem colorações típicas a partir
de uma determinada faixa de pH da solução
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CARBONATAÇÃO
Medida
Análise da carbonatação do concreto por meio do 
emprego dos indicadores timolftaleína (azul) e 
fenolftaleína (vermelho carmim)
CARBONATAÇÃO
Medida
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CLORETOS
Os cloretos são agentes iniciadores da corrosão das
armaduras nas estruturas de concreto.
Fontes de cloretos:
� Uso de aditivos aceleradores de pega contendo
CaCl2;
� Impurezas nos agregados;
� Atmosfera marinha;
� Água do mar;
� Uso de sais de degelo;
� Processos industriais.
CLORETOS
Norma País Ano Teor de cloretos
recomendado
NBR 6181 Brasil 2007 Não faz referência
ACI 3185 USA 2005 <0,3% em relação à 
massa de cimento 
(ambiente normal)
CEB Europa 1991
Até 0,4% em relação à 
massa de cimento 
BS 8119:1 Inglaterra 1985
NP EM 
206-1
Portugal 2007
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CLORETOS
Esses íons podem ser quimicamente combinados com
os aluminatos formando cloroaluminato de cálcio
hidratado – Sal de Friedel.
Cimentos com baixos teores de C3A possuem pouca
capacidade de imobilizar os íons cloreto.
C3A
Menor a concentração de 
íons Cl livres na solução 
aquosa dos poros
� Cimentos resistentes a sulfato possuem baixo teor
de C3A.
CLORETOS
Ao contrário do que ocorre na carbonatação,as
adições minerais tem o poder de reduzir a difusividade
dos íons cloreto.
Redução da porosidade total
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CLORETOS
Porosidade Profundidade
CLORETOS
Grau de saturação (%)
Quanto mais água maior a difusão dos cloretos
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CLORETOS
O aumento da temperatura estimula a mobilidade das 
moléculas.
Convencional x alta resistência (HPC)
CORROSÃO DAS ARMADURAS
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PELÍCULA PASSIVADORA DO AÇO
Fina camada de óxidos, transparente e aderente ao aço.
Nessa camada: película externa é composta por óxidos 
férricos. 
Impede o acesso de umidade, agentes agressivos, oxigênio 
à superfície do aço.
A perda da estabilidade da camada passivadora é que
conduz o ferro ao processo de corrosão, com os
mecanismos:
Carbonatação: redução do pH que impossibilita manter a 
passivação do aço;
Agente despassivador Cloreto: rompe de forma localizada 
a camada passivadora.
MECANISMO DA CORROSÃO
A película passivante é destruída por ação 
combinada da umidade, oxigênio e íons 
agressivos (cloretos).
A concentração desses elementos é variável ao 
longo da armadura, originando uma pilha de 
corrosão.
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MECANISMO DA CORROSÃO
Corrosão eletroquímica, com formação de uma pilha 
eletroquímica.
ÂNODO:
PÓLO NEGATIVO DA 
PILHA. Há perda de 
elétrons.
CÁTODO:
PÓLO POSITIVO DA 
PILHA. Há ganho de 
elétrons.
Ligadas por um eletrólito: água dos poros
Ocorre uma diferença de potencial entre os dois trechos.
Surge uma corrente de íons que sai da zona anódica 
(oxidação) e é consumida na zona catódica (redução).
MECANISMO DA CORROSÃO
Fe
Fe Fe
Adaptado de IBRACON, 2007
Dissolução 
do metal: 
oxidação
Consumo de 
elétrons 
produzidos na 
zona anódica.
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MECANISMO DA CORROSÃO
Os íons Fe++, com carga elétrica positiva no ânodo 
passam para a solução, enquanto os elétrons livres, e-, 
com carga elétrica negativa, passam pelo aço para o 
cátodo, onde são absorvidos pelo constituintes do 
eletrólito e combinam com água e o oxigênio para 
forma íons hidroxila, OH-.
Estes íons se deslocam pelo eletrólito e combinam com 
íons ferrosos formando hidróxido ferroso que 
posteriormente se transformam em hidróxido férrico 
(ferrugem).
MECANISMO DA CORROSÃO
Importante:
A maior presença de eletrólito facilita a passagem de 
uma maior corrente iônica, acelerando o processo de 
corrosão.
A presença de pouco eletrólito aumenta a resistividade
do sistema reduzindo a velocidade de corrosão.
O concreto em ambientes de baixa umidade relativa 
dificulta o processo de corrosão das armaduras por 
carência de eletrólito.
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Corrosão por pites:
Ataque se produz em zonas 
discretas do material, as quais 
são mais ativas do que o resto da 
superfície.
Corrosão desencadeada pela 
ação dos íons cloreto, com ação 
localizada em relação à ruptura 
da capa passiva do metal.
Há a formação, ou seja, nucleação, de 
pequenas crateras (pites) no aço, as quais 
caracterizam o início de sua corrosão.
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PROTEÇÃO DA CORROSÃO EM 
ARMADURAS
Técnicas caras. A análise de viabilidade não deve ser
basear no custo inicial e sim no custo total da
edificação (considera manutenção e custos eventuais
de paralisação).
Proteção eletroquímica
(desaceleram o processo de 
degradação)
• De natureza forçada por corrente
impressa
• De natureza espontânea por ânodos de
sacrifício
Armaduras autoprotegidas
(retardam a despassivação)
• Armaduras galvanizadas
• Armaduras revestidas com epóxi
Armaduras resistentes à 
corrosão
• Armaduras de plásticos reforçados com
fibras
• Armaduras de aços inoxidáveis
ARMADURAS AUTOPROTEGIDAS
Tratamentos superficiais aplicados às armaduras
convencionais de aço para aumentar sua resistência à
corrosão.
Armaduras galvanizadas:
Recebem um revestimento de zinco de espessura média de
70µm (500 g/m2).
Mesmo expostas apresentam uma resistência muito
melhor do que armaduras sem a proteção.
Não significa que não há corrosão mas os produtos são
menos expansivos: óxido de zinco (ZnO) menos volumoso
que os óxidos de ferro.
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ARMADURAS AUTOPROTEGIDAS
Cordoalhas galvanizadas expostas por 40 anos em
bicheiras em uma das vigas da ponte La Barra em
Maldonado no Uruguai.
Não
galvanizada
ARMADURAS AUTOPROTEGIDAS
Armaduras revestidas com epóxi:
Técnica controversa.
Inspeção em várias pontes da Flórida
mostrou severa degradação por
corrosão.
Descolamento do revestimento epoxídico.
Encarece o custo entre 80 a 120% em relação à armadura
normal, o que representa aumento em torno de 1 a 3% o
custo inicial da obra.
Deve-se ter cuidados na estocagem, corte e dobra. Até no
adensamento deve usar protetor de borracha no vibrador.
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ARMADURAS AUTOPROTEGIDAS
Armaduras revestidas com epóxi:
•Resina epóxi impermeabiliza e isola eletricamente o aço.
•Pintura a termo fusão - vergalhões são limpos por
jateamento, depois da aplicação do pó (tinta) são
aquecidos.
•Pintura feita sobre armaduras montadas, antes de por nas
formas.
ARMADURAS RESISTENTES À 
CORROSÃO
Materiais que não estão sujeitos a corrosão ou
apresentam períodos de iniciação de corrosão muito
longos e taxas de corrosão desprezíveis.
A vida útil de projeto passa com relativa facilidade para
os 100-120 anos.
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ARMADURAS RESISTENTES À CORROSÃO
Armaduras plásticas reforçadas com fibras
Barras de fibra de vidro, barras de fibra de carbono e
barras de fibra de carbono e aramida (fibra sintética de
grande resistência mecânica).
� Substituem o aço em casos especiais, particularmente
em estruturas de concreto armado expostas a agentes
corrosivos.
Fibras de vidro: possuem menor módulo de elasticidade -
> fissuras e flechas maiores.
Fibra Carbono: leveza e elevado módulo. Caras $$.
Aramida: boa resistência mecânica e bom módulo.
ARMADURAS RESISTENTES À CORROSÃO
Armaduras de aço inoxidável: 7 a 10 vezes mais caros
A resistência a corrosão deve-se à camada de óxido de cromo,
formando uma camada de passivação contínua e durável.
Para ser considerado aço inoxidável: no mínimo 10,5% de
cromo e máximo de 1,2% de carbono.
Extensa gama de aços, mas os utilizados em armaduras para
concreto são AUSTENÍTICOS e DUPLEX.
AUSTENÍTICOS : cromo e níquel são principais elementos da
liga.
DUPLEX: altos teores de cromo e baixos teores de níquel.
Níquel: melhora a resistência mecânica da liga.
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ARMADURAS RESISTENTES À CORROSÃO
Armaduras de aço inoxidável
TÉCNICAS ELETROLÍTICAS DE PROTEÇÃO
Proteção catódica galvânica
Delimita-se a célula de corrosão, separando o ânodo e o cátodo.
Cátodo - armaduras de aço
Ânodo - sofrerá corrosão - elemento metálico de sacrifício.
Instalação de ânodos de sacrifício feitos com metais que tem 
mais facilidade de perder elétrons que o aço carbono, 
geralmente de zinco, (pastilhas, barras ou telas), ligados por fios 
elétricos às armaduras.
Em reparos: fixados na estrutura com argamassas de 
preenchimento.
Peças novas: embebidos no concreto.
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TÉCNICAS ELETROLÍTICAS DE PROTEÇÃO
Proteção catódica galvânica
TÉCNICAS ELETROLÍTICAS DE PROTEÇÃO
Proteção catódica por corrente impressa
Utiliza uma fonte de alimentação externa: um retificador, sendo o
seu polo positivo conectado a um ânodo e, seu polo negativo,
conectado à armadura.
O ânodo é um material condutivo que tem a função de distribuir a
corrente na estrutura.
Ânodo de sacrifício: a malha, 
normalmente de titânio 
revestido com óxidos de 
metais nobres, é fixada na 
superfície das peças e 
recoberta com argamassa 
cimentícia de baixa 
resistividade elétrica.
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Retificadorde corrente 
elétrica para proteção 
catódica
TÉCNICAS ELETROLÍTICAS DE PROTEÇÃO
REAÇÃO ALCALI-AGREGADO
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REAÇÃO ALCALI-AGREGADO
REAÇÃO ALCALI-AGREGADO
Os álcalis são derivados do sódio e potássio: devem possuir capacidade de se
solubilizar para participar da reação.
Podem vir do cimento mas também dos demais materiais constituintes do
concreto (aditivos, água industrial e marinha, adições minerais, agregados)
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REAÇÃO ALCALI-AGREGADO
REAÇÃO ALCALI-AGREGADO
� Formação de produtos na presença de umidade
� Queda módulo
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REAÇÃO ALCALI-AGREGADO
REAÇÃO ALCALI-AGREGADO
Fissuras mapeadas
Fissuras
orientadas verticais 
em pilar de concreto
Quadro fissuratório 
intenso em
blocos de fundação 
de edificação
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REAÇÃO ALCALI-AGREGADO
REAÇÃO ALCALI-AGREGADO
Reação álcali-sílica (RAS)
É a mais conhecida e difundida.
É a que ocorre mais rapidamente.
Reação álcali-silicato
Se desenvolve de forma mais lenta 
sendo pouco compreendida.
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REAÇÃO ALCALI-AGREGADO
Reação álcali-carbonato
Processo conhecido como desdolomitização
Provendo a formação de brucita: Mg(OH)2.
Não há evidências no Brasil.
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REAÇÃO ALCALI-SÍLICA
Mecanismo:
Solução dos poros do concreto com álcalis dissolvidos
(K+ e Na+) na presença de íons hidroxilas (OH-) pode
acarretar em uma reação se houver sílica disponível a
partir das fases do agregado quimicamente instável.
Formação de gel sílico-alcalino
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REAÇÃO ALCALI-SÍLICA
Gel:
� Inicialmente o gel encontra-se confinado, criando
tensões localizadas, estas podem resultar em
microfissuras quando as pressões geradas são
maiores que a capacidade resistente do material.
� O gel formado pode ter composição química variável
pois pode incorporar outros íons (Ca2+ por exemplo)
quando migra ao longo das fissuras.
REAÇÃO ALCALI-SÍLICA
Gel:
� A capacidade de expansão depende de sua
composição química.
� O gel exsudado é um material rígido, ficando
exposto na superfície do concreto.
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AGREGADOS REATIVOS
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IBRACON, 2007.
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IBRACON, 2007.
IBRACON, 2007.
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IBRACON, 2007.
IBRACON, 2007.
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Ensaios: Análise petrográfica
• Técnica utilizada para obter informações qualitativas
sobre os minerais e natureza dos agregados quanto a
sua nocividade em relação à RAA
• Busca-se a identificação de fases mineralógicas
reconhecidamente instáveis
• Através da petrografia são caracterizadas a
composição mineral e textura dos agregados.
• A análise é realizada a partir do exame em
microscópio óptico.
Ensaios: Expansão em barras de 
argamassa
NBR 15577-4/2008:
Período e limite da expansão para determinação do
potencial reativo:
• expansão menor que 0,19 % aos 30 dias: o agregado
pode ser considerado potencialmente inócuo;
• expansão maior ou igual a 0,19 % aos 30 dias: o
agregado é considerado potencialmente reativo
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