09 - Sistemas de protecao

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DURABILIDADE DAS ESTRUT. 
DE CONCRETO ARMADO 
Prof. Wellington Mazer 
Sistemas de proteção e 
recuperação 
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TÓPICOS 
Serão abordados os seguintes temas: 
 - Proteção catódica com ânodo de sacrifício 
 - Proteção catódica por corrente contínua 
 - Realcalinização química e eletroquímica 
 - Extração eletroquímica de cloretos 
 
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PROTEÇÃO CATÓDICA 
Proteção catódica é definida como a redução ou eliminação 
da corrosão devido a transformação das armaduras em 
cátodos, devido a imposição de corrente galvânica ou 
Impressa. 
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PROTEÇÃO CATÓDICA 
O princípio da proteção catódica se baseia em levar o 
potencial de corrosão da peça a proteger para valores 
correspondentes à imunidade do material. 
 
Pode-se optar por um dos seguintes métodos para atingir 
este objetivo: 
 - Proteção por ânodos de sacrifício; 
 - Proteção por corrente impressa . 
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PROTEÇÃO CATÓDICA 
O conceito de proteção catódica está intimamente 
relacionado aos diagramas potencial – pH de Pourbaix, e 
as curvas de polarização eletroquímica. 
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PROTEÇÃO CATÓDICA 
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PROTEÇÃO CATÓDICA 
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PROTEÇÃO CATÓDICA 
ÂNODOS DE SACRIFÍCIO 
Um do métodos de proteção é através da ligação da 
estrutura com um metal mais ativo, como o zinco, imerso 
no eletrólito. O resultado é uma pilha galvânica na qual o 
metal ativo trabalha como ânodo, promovendo um fluxo de 
elétrons para a estrutura, que torna-se catódica. 
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PROTEÇÃO CATÓDICA 
ÂNODOS DE SACRIFÍCIO 
Neste caso, o anodo é destruído progressivamente e é 
chamado de ânodo de sacrifício. 
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PROTEÇÃO CATÓDICA 
ÂNODOS DE SACRIFÍCIO 
Esses ânodos devem satisfazer a certas exigências, entre 
elas: 
 − bom rendimento teórico da corrente em relação à massa a ser 
consumida; 
 − a corrente não deve diminuir com o tempo; 
 − não é aconselhável que o rendimento prático da corrente seja muito 
inferior ao teórico. 
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PROTEÇÃO CATÓDICA 
ÂNODOS DE SACRIFÍCIO 
A seleção dos ânodos não deve ser feita de forma aleatória. 
Sua utilização deve ser estabelecida com base nas 
características da estrutura a ser protegida e também deve-
se conhecer qual o eletrólito que estará em contato com o 
material metálico. 
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PROTEÇÃO CATÓDICA 
ÂNODOS DE SACRIFÍCIO 
Esses ânodos contam com o fato de que há uma série 
eletroquímica de metais. Quando um metal menos 
eletronegativo (mais potencial positivo, mais nobre) está 
em contato elétrico com um metal mais eletronegativo 
(mais potencial negativo, mais provável de corroer), é o 
mesmo que ter ânodos e cátodos na mesma peça de metal. 
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PROTEÇÃO CATÓDICA 
ÂNODOS DE SACRIFÍCIO 
Se houver umidade entre eles e oxigênio disponível, a 
diferença de potencial levará a um fluxo de corrente. Este é 
o efeito galvânico e se a diferença de potencial e a 
resistência na célula permitirem que corrente suficiente 
flua e que o potencial no ânodo menos nobre possa mover 
o potencial no aço mais nobre, então o aço será protegido 
catodicamente. 
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PROTEÇÃO CATÓDICA 
ÂNODOS DE SACRIFÍCIO 
Por exemplo, os ânodos de liga de alumínio são usados em 
estruturas metálicas imersas offshore. Já os ânodos de 
magnésio são utilizados em estruturas metálicas imersas 
em água doce, de baixa resistividade ou em solos com 
resistividade elétrica de até 3.000 Ω.cm. 
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PROTEÇÃO CATÓDICA 
ÂNODOS DE SACRIFÍCIO 
Ânodos de zinco puro não devem ser utilizados no 
ambiente alcalino do concreto, pois passivam-se facilmente 
neste meio. 
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PROTEÇÃO CATÓDICA 
ÂNODOS DE SACRIFÍCIO 
Este anodo de sacrifício é composto por um disco em liga 
de alumínio-zinco-índio, imersa em massa cimentícia rica 
em sal de lítio, que promove e sustenta a atividade do 
metal anódico. 
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PROTEÇÃO CATÓDICA 
ÂNODOS DE SACRIFÍCIO 
A presença de ferro, mesmo em baixos teores, causa a 
formação de um revestimento denso sobre o metal mais 
ativo (zinco) inibindo o fluxo de corrente. A adição de 
alumínio e cádmio ao zinco minimiza tal efeito 
A adição mercúrio ou índio em ânodos de ligas de 
alumínio reduz o efeito de passivação do mesmo. 
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PROTEÇÃO CATÓDICA 
ÂNODOS DE SACRIFÍCIO 
A presença dos íons de lítio inibem qualquer intenção de 
ocorrência de reações entre o álcali do cimento e os 
agregados do concreto, ao mesmo tempo e que, na forma 
de sal de lítio, LiNO3, possui características higroscópicas, 
mantendo a interface ânodo-massa cimentícia úmida e 
condutiva. 
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PROTEÇÃO CATÓDICA 
CORRENTE IMPRESSA 
Consiste em instalar um leito de ânodos na superfície do 
concreto, proteger este leito com uma camada de 
revestimento, em geral cimentício, e por meio de uma 
fonte externa (retificador)aplicar uma corrente catódica 
(pólo positivo conectado ao ânodo e o negativo à 
armadura) de modo a tornar a armadura catódica. 
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PROTEÇÃO CATÓDICA 
CORRENTE IMPRESSA 
Há uma grande diferença com o método anterior, pois 
naquele a polarização ocorre espontaneamente pelo contato 
entre os dois metais. No processo de corrente impressa, a 
corrente é fornecida externamente por um gerador ou 
retificador. 
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PROTEÇÃO CATÓDICA 
CORRENTE IMPRESSA 
A diferença de potencial entre ânodo e cátodo é suprida 
pela fonte de força eletromotriz. Assim, não é necessário 
que o ânodo se dissolva, pois poderá ser um metal inerte 
que apenas sirva de sede de uma reação anódica qualquer, 
em geral a de liberação de oxigênio (oxidação da água). 
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PROTEÇÃO CATÓDICA 
CORRENTE IMPRESSA 
Os ânodos que não se corroem se chamam de ânodos 
permanentes e em geral são de ligas de Ti ou Nb, 
platinizados ou revestidos com óxidos de outros metais 
nobres como irídio. A vantagem destes é não se 
dissolverem e portanto não ser necessária sua substituição 
periódica. 
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PROTEÇÃO CATÓDICA 
CORRENTE IMPRESSA 
Para a proteção de estruturas existentes, utiliza-se uma 
densidade de corrente que pode variar de 2 a 20mA/m2. 
Para estruturas novas, esta densidade de corrente pode 
variar de 0,2 a 2mA/m2. 
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CORRENTE IMPRESSA 
 
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PROTEÇÃO CATÓDICA 
CORRENTE IMPRESSA 
Tipos de ânodos: 
 - Tintas com carga de carbono orgânico condutor 
 - Zinco pulverizado termicamente 
 - Malha de titânio revestindo o concreto 
 - Revestimento com fitas de titânio colocadas em fendas no concreto 
 - Revestimento cimentício condutor contendo fibras de carbono niquelado 
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CORRENTE IMPRESSA 
 
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PROTEÇÃO CATÓDICA 
CORRENTE IMPRESSA 
Todos os ânodos requerem conexões elétricas com a fonte 
de energia. Quanto às conexões com a armadura, estas 
devem ser duplicadas para redundância. 
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REALCALINIZAÇÃO 
A realcalinização tem por objetivo restabelecer a 
alcalinidade do concreto CARBONATADO, através da 
elevação do pH. 
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REALCALINIZAÇÃO 
Existem 3 mecanismos para restabelecer a alcalinidade do 
concreto: 
 - Difusão e absorção de solução alcalina por ação capilar (realcalinização 
química); 
 - Utilização de corrente elétrica para a produção de íons Hidroxilas, 
devido à reação catódica junto a armadura (corrente impressa); 
 - Utilização de corrente elétrica para produzir um fluxo eletro-osmótico 
que conduz uma solução alcalina para o interior do concreto pelos seus poros 
(reacalinização eletroquímica). 
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REALCALINIZAÇÃO QUÍMICA 
Este processo não utiliza corrente elétrica, sendo realizada 
exclusivamente por absorção e difusão capilar. Ainda 
carece de mais pesquisas. 
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REALCALINIZAÇÃO ELETROQUÍMICA 
A realcalinização eletroquímica envolve a passagem de uma corrente 
elétrica pelo concreto e pela armadura, semelhante à proteção 
catódica. 
 
Um ânodo externo, envolto em um meio alcalino (Carbonato de 
Sódio) é fixado ao concreto e ao pólo positivo de uma fonte 
retificadora, enquanto que a armadura (cátodo) é conectada ao pólo 
negativo da fonte. 
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REALCALINIZAÇÃO ELETROQUÍMICA 
Apresenta a vantagem de ser uma técnica não destrutiva e 
com tempo determinado para sua aplicação, variando de 3 
a 21 dias, dependendo das condições da estrutura e da 
corrente aplicada. 
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REALCALINIZAÇÃO ELETROQUÍMICA 
O processo mais utilizado é o eletro-osmótico, onde os 
álcalis aplicados na superfície da estrutura penetram no 
concreto devido à aplicação da corrente elétrica. 
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REALCALINIZAÇÃO ELETROQUÍMICA 
A aplicação em situações reais consiste em preparar a 
solução alcalina com uma pasta de celulose para colocar na 
superfície da estrutura ou embeber um feltro com a 
solução. 
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EFEITOS COLATERIAIS 
- Possibilidade de RAA; 
- Problemas no revestimento da estrutura; 
- Alterações nas propriedades físicas e químicas do 
concreto. 
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EXTRAÇÃO ELETROQUÍMICA DE CLORETOS 
É um método de remoção dos íons Cloretos presentes em 
estruturas de concreto armado através da utilização de uma 
corrente eletroquímica temporária. 
 
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EXTRAÇÃO ELETROQUÍMICA DE CLORETOS 
Consiste na aplicação de um campo elétrico entre um 
ânodo, fixado externamente à estrutura, e a armadura, que 
funcionará como cátodo, na presença de um eletrólito. 
 
 
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EXTRAÇÃO ELETROQUÍMICA DE CLORETOS 
Devido a presença da corrente elétrica, as cargas negativas 
(Cl-) são atraídas para o ânodo, que está fixado na 
superfície da estrutura. 
 
Ocorre a migração de Na+ para o interior da massa de 
concreto e a produção de íons OH- junto às armaduras. 
 
 
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EXTRAÇÃO ELETROQUÍMICA DE CLORETOS 
COMPONENTES 
 - Ânodo: Titânio, aço carbono, aço inoxidável. 
 - Eletrólito: Água potável, Hidróxido de cálcio 
saturado, Hidróxido de sódio. 
 - Fonte de corrente contínua. 
 
 
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EXTRAÇÃO ELETROQUÍMICA DE CLORETOS 
EFICIÊNCIA 
Depende de diversos fatores: 
 - Relação a/c; 
 - Concentração de íons; 
 - Densidade de corrente; 
 - Cobrimento da armadura, etc. 
 
 
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Fonte: Barbosa et al. 
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EXTRAÇÃO ELETROQUÍMICA DE CLORETOS 
EFEITOS COLATERIAIS 
 - Aumento da porosidade do concreto; 
 - RAA; 
 - Redução da aderência entre o aço e o concreto. 
 
 
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RESUMO 
Desvantagens 
 • Custo inicial elevado; 
 • Têm que ser feitos reparos tradicionais antes; 
 • Necessita de outros tratamentos se a estrutura tem 
o risco de se recontaminar; 
 • Não pode ser utilizado em áreas submersas. 
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RESUMO 
Vantagens 
• Repassiva a armadura; 
• Técnica menos destrutiva, causa pouca poluição, pó e barulho; 
• Detalhes arquitetônicos são mantidos; 
• Curta duração (realcalinização e extração de cloretos); 
• Instalação temporária (realcalinização e extração de cloretos); 
• Não necessita de monitoramento permanente (realcalinização e extração de 
cloretos). 
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RESUMO 
 
 
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TÉCNICA ELETROQUÍMICA VANTAGENS DESVANTAGENS TEMPO DE 
TRATAMENTO 
PROTEÇÃO CATÓDICA 
(CORRENTE IMPRESSA) 
ÚNICA EFICAZ 
CONTRA CORROSÃO 
INICIADA 
PESSOAL 
QUALIFICADO 
MONITORAMENTO 
PERMANENTE 
REALCALINIZAÇÃO SEM REMOÇÃO DO 
CONCRETO 
DIFICULDADE DE 
APLICAÇÃO EM 
CAMPO 
1 a 2 SEMANAS 
EXTRAÇÃO DE CLORETOS SEM REMOÇÃO DO 
CONCRETO 
DIFICULDADE DE 
APLICAÇÃO EM 
CAMPO 
4 a 10 SEMANAS 
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RESUMO 
 
 
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TÉCNICA ELETROQUÍMICA OBJETIVO DA 
PROTEÇÃO 
APLICABILIDADE CORRENTE 
APLICADA 
PROTEÇÃO CATÓDICA 
(CORRENTE IMPRESSA) 
IMUNIZAÇÃO DA 
ARMADURA 
QUALQUER 
ESTRUTURA 
10 mA/m2 
REALCALINIZAÇÃO AUMENTAR pH DO 
CONCRETO 
ESTRUTURA 
CARBONATADA 
0,8 a 2 A/m2 
EXTRAÇÃO DE CLORETOS EXTRAÇÃO DE 
CLORETOS 
ESTRUTURA COM 
CLORETOS 
0,8 a 2 A/m2