PAT_Aula 3 concreto armado

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Profa. Jamile Salim Fuina 
CURSO DE GRADUAÇÃO EM 
ENGENHARIA CIVIL
PATOLOGIA DAS CONSTRUÇÕES
MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS DO 
CONCRETO ARMADO
• Nichos de concretagem
• Carbonatação
• Corrosão das armaduras
• Perda de aderência
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CARBONATAÇÃO
CONCEITO E ORIGEM
O concreto é um material poroso, assim, o CO2 (dióxido de carbono) presente no ar
penetra com facilidade através de seus poros, com isso, acontece a reação entre o CO2 e o
Ca(OH)2 (hidróxido de cálcio) + H2O (água) presentes nos poros do concreto.
Poros do concreto: H2O e Ca(OH)2
Meio ambiente: CO2
O gás carbônico, ou dióxido de carbono, juntamente com o monóxido de carbono são
normalmente originados da queima de combustíveis como gasolina, óleo e carvão.
CO2 + H2O = H2CO3
Dióxido de + Água = ácido carbônico
carbono
O ácido carbônico tem um baixíssimo PH.
CARBONATAÇÃO
CONCEITO E ORIGEM
O hidróxido de cálcio (Ca(OH)2) presente no concreto reage com o ácido carbônico (H2CO3)
formando o carbonato de cálcio, podendo causar adespassivaçãoda camada de proteção da
armadura.
Ao avanço da frente carbonatada dar-se o nome decarbonatação do concreto:
Ca(OH)2 + H2CO3 = CaCO3+ H2O
Hidróxido de + Ácido carbônico = Carbonato de + Água
cálcio cálcio
A carbonatação promove a redução do pH da solução intersticial dos poros do concreto e 
quando atingem a profundidade da armadura a deixam em condições de desenvolver um 
processo corrosivo.
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CARBONATAÇÃO
CONDIÇÕES PARA SURGIMENTO DA CARBONATAÇÃO
Se os poros estiverem secos o CO2 se difundirá no interior deles, mas a carbonatação não
ocorrerá, pela falta de água.
CARBONATAÇÃO
Se osporosestiverem apenasparcialmente preenchidos com água, o que ocorre em geral junto à
superfície das peças de concreto, a frente de carbonatação avança até a profundidade onde os poros
apresentarem essa condição favorável para a sua ocorrência.
Essa é a condição que promove adespassivaçãoda armadura.
A penetração do CO2 é
determinada pela forma da
estrutura do poro e se os
poros do concreto estão
preenchidos ou não por
água.
Poros parcialmente saturados
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CARBONATAÇÃO
Se os poros estiverem preenchidos com águaquase não haverá carbonatação, devido à baixa
difusão do CO2 na água.
CARBONATAÇÃO
FATORES QUE EXERCEM INFLUÊNCIA NA CARBONATAÇÃO
• Concentração de CO2: a concentração de CO2 no meio externo varia de 0,03% a 0,05% para
atmosferas rurais, de 0,1% a 1,2% para atmosferas urbanas onde há tráfego pesado de
veículos, e em 1,8% em ambientes onde não há troca de ar.
• Umidade relativa: as maiores velocidades de carbonatação ocorrem em umidades entre40% a
80%.
• Cimento: o tipo e a quantidade de cimento adotado para a confecção do concreto determinam
a quantidade de compostos alcalinos disponíveis para reagir com o CO2.
• Adições: concretos confeccionados com cimentos quepossuem adições tendem a carbonatar
mais do que concretos confeccionados com cimentos comuns.
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CARBONATAÇÃO
FATORES QUE CONTRIBUEM COM A PREVENÇÃO OU EVOLUÇÃO DA
CARBONATAÇÃO
• Relação água/aglomerante:
Há tendência em se afirmar que,quanto maior a relação a/c e a quantidade de
adições minerais, maior a velocidade de carbonatação.
• Cura:
Quanto melhores as condições de cura, melhores serão as propriedades do concreto, pois
ela melhora as condições de hidratação, processo que tende adiminuir a porosidade do
concreto.
• Tipo de agregado:
O tipo de agregado utilizado na mistura do concreto é tratadocomo um fator com menor
importância para o fenômeno, poisos agregados são considerados inertes em relação
à carbonatação.
CARBONATAÇÃO
CAMADA PASSIVADORA
Passivação é a perda de reatividade química de determinadosmetais e ligas sob condições
particulares.A passivação do aço no concreto pode ser alterada quando algum agente externo
agressivo penetra no interior do concreto e altera as condições internas junto à armadura.
Os dois agentes agressivos principais e que podem promover a despassivação das
armaduras no interior do concreto são a carbonatação do concreto e a presença de cloretos,
embora outros mecanismos como, por exemplo, a ação de águas ácidas, fungos, fuligem, fissuras,
reações expansivas com sulfatos e outros também possam atuar.
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CARBONATAÇÃO
A carbonatação em si mesma não causa a deterioração do concreto.
Essa penetração e reação de 
carbonatação ocorre 
gradualmente, fazendo com 
que exista uma camada 
carbonatada que aumenta de 
espessura no decorrer do 
tempo, essa camada 
carbonatada é chamada de 
frente de carbonatação.
CARBONATAÇÃO
A carbonatação do
concreto proporciona
redução do pH da solução
para valores da ordem de
9.
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CARBONATAÇÃO
ALTERAÇÃO DO pH
O pH (potencial Hidrogeniônico) é uma escala logarítmica de0 a 14 quemede o grau de
acidez, neutralidade ou alcalinidade (base) de uma determinada solução, ou seja, refere-se à
concentração de íons cátion[H+] hidrônio (ou H3O+) em uma solução.
Quanto maior a quantidade desses íons, mais ácida é a solução. Abaixo alguns exemplos
de soluções e seus pH’s:
Solução pH
Coca-Cola 2,5
Vinagre 2,9
Saliva Humana 6,5 – 7,4
Água natural 7,0
Água do mar 8,0
Cloro 12,5
Concreto 13,5
Ácido
Alcalino
CARBONATAÇÃO
MÉTODO PARA DETERMINAÇÃO DO pH NO CONCRETO
A fenolftaleína é um indicador de pH com a fórmula C2OH14O4. Apresenta-se normalmente como
um sólido em pó branco ou em solução alcoólica como um líquido incolor. É insolúvel em água,
porém solúvel em etanol (álcool etílico).
A aplicação sobre a superfície do concreto indica a variação do pH entre 8,3 e 10,5.
Ensaio expedito para determinação das regiões carbonatadas no concreto:
1) borrifar no concreto uma solução de fenolftaleína em álcool diluído (1% fenolftaleína
dissolvida em 70% de álcool etílico);
2) as regiões que contêm Ca(OH)2 ficam rosa, então pH > 9,5, e na região carbonatada não
ocorre a alteração de cor (incolor).
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CARBONATAÇÃO
https://www.youtube.com/watch?v=O_lFymQRf5E
CARBONATAÇÃO
A estabilização da frente de carbonatação pode ser explicada pela hidratação
crescente do cimento, que aumenta gradativamente a compacidade do concreto desde
que haja água suficiente para a hidratação.
DETERMINAÇÃO DA PROFUNDIDADE DA FRENTE DE CARBONATAÇÃO
As profundidades de carbonatação aumentam inicialmente, com grande rapidez, prosseguindo
mais lentamente e tendendo assintoticamente a uma profundidade máxima, conforme figura abaixo:
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CARBONATAÇÃO
INFLUÊNCIA DO FCK DO CONCRETO E CONSUMO DE CIMENTO SOBRE A
PROFUNDIDADE DE CARBONATAÇÃO
Quanto maior o consumo de
cimento, menor a frente de
carbonatação.
Quanto maior a resistência à
compressão do concreto, maior a
dificuldade de propagação da frente de
carbonatação
CARBONATAÇÃO
DETERMINAÇÃO DA PROFUNDIDADE DA FRENTE DE CARBONATAÇÃO
MONÓGRAFO PARA ESTIMAR A PROFUNDIDADE DA CARBONATAÇÃO
Como exemplo apresenta-
se uma situação de um
concreto com idade de 20
anos, a/c 0,60, utilizado
cimento Portland comum,
sendo a peça de concreto
inserida em um meio
externo, porém sem
exposição à chuva.
Como exemplo apresenta-
se uma situação de um
concreto com idade de 20
anos, a/c 0,60, utilizado
cimento Portland comum,
sendo a peça de concreto
inserida em um meio
externo, porém sem
exposição à chuva.
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CARBONATAÇÃO
ESTIMATIVA DO AVANÇO DA PROFUNDIDADE DA CARBONATAÇÃO 
k= coeficiente de carbonatação;
t= tempo de exposição ao CO2 (anos).
Sistemática para obter a profundidade da carbonatação:
1) estabelecer um tempo inicial t0 no qual se mede a profundidade da carbonatação D, daí se
obtém k;
2) usar a fórmula anterior para estimar a profundidade de penetração num tempo t (anos).
( )mmtkD =
Estimativa do avanço da profundidade da carbonatação é dada pela fórmula:
CARBONATAÇÃO
• Em geral k > 3 mm/ano ou 4 mm/ano para concretos de baixa resistência;
• O fator A/C tem grande influência na penetração D;
• O agregado graúdo não permite que a frente de carbonatação aumente em linha reta, mas o CO2
penetra nas fissuras e a frente avança;
• O coeficiente de carbonatação depende principalmenteda taxa de penetração do CO2 através da
região carbonatada e da quantidade de hidróxido de cálcio ainda por reagir;
• O CO2 penetra quatro vezes menos na água do que no ar, sendo sua taxade difusão na água
cerca de 104 vezes mais baixa do que no ar.
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CARBONATAÇÃO
Os concretos com fck < 30 MPa, em situações favoráveis à carbonatação, estão mais sujeitos
a se carbonatarem até uma profundidade de 15 mm em alguns anos.
As áreas expostas à chuva se carbonatam mais lentamente do que as áreas internas não
molhadas.
As superfícies inclinadas tem menor profundidade de carbonatação (lavagem pela chuva).
As temperaturas elevadas aumentam a velocidade de carbonatação.
EXPOSIÇÃO D (MM) APÓS 50 ANOS
FCK=25MPa FCK=50MPa
ESTRUTURA 
PROTEGIDA
60 A 70 20 A 30
ESTRUTURA 
EXPOSTA À CHUVA
10 A 20 1 A 2
CARBONATAÇÃO X LIXIVIAÇÃO
LIXIVIAÇÃO
A lixiviação é oprocesso de extração de uma substância de um meio sólido por meio de sua
dissolução em um líquido.
A lixiviação é um processo patológico que ocorre nas estruturas de concreto, devido à infiltração
de água, quedissolve e transporta cristais de hidróxidos de cálcio, podendo formar depósitos de
sais conhecido como eflorescência. Portanto, não se deve confundireflorescência com
carbonatação.
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LIXIVIAÇÃO
Com excesso da perda de sólidos, a estrutura fica com suaresistência mecânica reduzidae,
também, abrecaminho para entrada de gases e líquidos nocivos à armadura eao próprio
concreto.
A reação da lixiviação é apresentada na equação abaixo:
CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2
Carbonato de + Dióxido de + Água = Bicarbonato de 
cálcio carbono cálcio
CARBONATAÇÃO
TRATAMENTOS, RECUPERAÇÃO E PREVENÇÃO
Após instaurada a carbonatação em uma estrutura, será necessário realizar o tratamento da
mesma visando não prejudicar todo sistema. No mercado, existem produtos para este tratamento,
como por exemplo:
• Fabricante: MC-Bauchemie;
• Produto: MC-ReALC ,solução realcalinizadora de concretoscarbonatados por absorção e
difusão;
• Base: Eletrólitos alcalinos;
• Penetração de solução alcalina no concreto por absorção e difusão;
• Aumenta o pH da água encontrada nos poros e capilaridades do cobrimento de concreto;
• Realcalinização do cobrimento de concreto visando a repassivação da armadura.
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CARBONATAÇÃO
MC-ReALC deve ser aplicado diretamente sobre o concreto carbonatado em no mínimo 5
demãos, com consumo de 150 ml/m2 por demão, em intervalos de aprox. 30 minutos (consumo
mínimo de 450 ml/m2 ). As superfícies a serem tratadas devem estar limpas e livres de sujeira, óleos,
produtos de cura, eflorescência ou outros materiais estranhos com jateamento de água com pressão
efetiva mínima de 3.000 psi.
A pintura das superfícies também é uma ótima alternativa para prevenir a propagação da frente de
carbonatação, pois a pintura cria uma película filme sobre asuperfície do concreto, não proporcionando
que o CO2 adentre e reaja com o Ca(OH)2.
Aplicação do produto por aspersão Recomposição com argamassa polimérica
CORROSÃO DA ARMADURA
As armaduras inseridas como componentes 
do concreto armado estão protegidas pelo 
concreto de recobrimento, que formam uma 
barreira física contra os agentes externos, e 
por uma proteção química da alcalinidade do 
concreto, PH em torno de 12,5, ideal para 
formação de uma película passivadora.
A corrosão das armaduras pode ser 
considerada a principal manifestação 
patológica do concreto armado devido à 
frequência com que ocorre e suas 
consequências danosas à estrutura.
A manifestação da corrosão nas armaduras 
ocorre em grande parte sob a forma de 
fissuras, destacamento do cobrimento, 
manchas, redução da seção da armadura, 
perda de aderência.
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CORROSÃO DA ARMADURA
No processo corrosivo ocorre a
perda de energiade interação entre
os átomos do aço, fazendo com que o
metal retorne ao seu formato
natural como óxidos e hidróxidos.
CORROSÃO DA ARMADURA
O processo de corrosão, geralmente, tem
origem na:
•corrosão poroxidação química;
•corrosão porprocesso eletroquímico.
Corrosão por oxidação química Corrosão por reação eletroquímica
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CORROSÃO QUÍMICA
• Processo conhecido 
por corrosão seca ou 
oxidação direta.
• Processo presente na 
construção civil em 
casos onde armaduras 
ou estruturas 
metálicas são 
expostas a elevadas 
temperaturas.
CORROSÃO QUÍMICA
• Independe deágua no estado líquido;
• necessita dainteração direta do metal com o
meio corrosivo;
• ocorre sob ação deelevadas temperaturas,
sendo comum sua ocorrência em fornos,
caldeiras;
• sua ação é lenta e não consiste no principal
processo de corrosão que afeta as armaduras ou
estruturas de aço na construção civil.
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CORROSÃO ELETROQUÍMICA
• A corrosão atmosféricada liga de aço carbono é
um processo eletroquímico (isto é, a corrosão do
metal envolve tantoreações químicasquantofluxo
de elétrons) onde ometal reage com a atmosfera
para formar um óxido ou outro composto análogo ao
minério do qual ele se originou.
CORROSÃO ELETROQUÍMICA
• Processocomum na natureza;
• Muito presente naconstrução civil;
• Necessita dapresença de águano estado
líquido para formação do eletrólito;
• Existência de umanodo e um catodo;
• Diferença de potencialelétrico entre o catodo
e o anodo unidos por umcaminho metálico.
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CORROSÃO ELETROQUÍMICA
• Diversos fatores influem para iniciar 
a diferença de potencial em uma 
barra de ferro (por diferença de 
umidade, aeração, concentração 
salina, tensão no concreto e no 
aço...)
• No Anodo temos a Oxidação:
Fe� Fe ²+ + 2e²-
O elétron flui do anodo para o 
catodo pela barra.
Quando ele chega no Catodo com a 
presença de água e Oxigênio, ocorre 
a 2ª reação.
CORROSÃO ELETROQUÍMICA
• No Catodo temos a Redução:
¹/²O2 + H2O + 2e � 2OH-
Oxigênio + Água + Elétron resulta 
na hidroxila. 
Começa a aparecer íons 
hidroxila no catodo.
Os íons necessitam de um meio 
para se locomover, desta forma usam 
o Eletrólito ( água). 
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CORROSÃO ELETROQUÍMICA
• Os íons de hidroxila vão até os íons 
de Ferro, e se transformam no 
Hidróxido de Ferro.
Tendo assim a última reação :
Fe²+ + 2OH- �
Fe(OH)²
Desencadeando a corrosão por meio 
desse processo eletroquímico.
PREVENÇÃO À CORROSÃO 
• Evitar uso de aditivos que contenham em sua fórmulaCloreto e Sulfetos;
• ABNT 6118/2014Projetos de estruturas de concreto, quanto aclasse de
agressividade do meio, bem como a respectiva medida decobertura
mínima da armadura.
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PREVENÇÃO À CORROSÃO 
• Relação água cimento;
• Granulometria dos agregados;
• Índice de vazios do concreto ABNT-NBR 
9778/2005:
< 10% BOA QUALIDADE/COMPACIDADE.
10 A 15% QUALIDADE MODERADA.
> 15% DURABILIDADE INADEQUADA.
PREVENÇÃO À CORROSÃO 
• Teste deultrassom para identificar possíveis
fissuras, nichos,índice de vazios.
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PROTEÇÃO DIRETA DA ARMADURA 
• Pintura da armadura comproduto inibidor de
corrosão, normalmente polímero a base de
epóxi.
PROTEÇÃO DIRETA DA ARMADURA 
• GALVANIZAÇÃO A QUENTE: imersão da 
armadura em recipiente contendo pelo menos 
98% de zinco fundido a cerca de 450°C.
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PROTEÇÃO DIRETA DA ARMADURA 
• GALVANIZAÇÃO A FRIO: processo 
de eletrodeposiçãoquímica;
• Zinco no papel de anodo de sacrifício.
PROTEÇÃO CATÓDICA 
A fonte que garante a corrente protetora é provinda de um retificador que se 
conecta pelo polo positivo no anodo e o negativo na armadura. O anodo inerte 
colocado na superfície do concreto normalmente é um metal nobre que ofereça 
resistência ao processo corrosivo como zinco revestido. Para que ocorra a 
condutividade elétrica, também é utilizada uma argamassa porosa com 
partículas de carbono para viabilizar a condutividade.
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PROCESSO CORRETIVO 
• Limpeza do local;
• Limpeza ou substituição da armadura;
• Aplicação de produto anticorrosivo;
• Grauteametoou aplicação de argamassa.
CONCEITUAÇÃO
• O concreto armado é um material resultante da união do
concreto simples às barras de aço. Estas deverãoestar
envolvidas pelo concreto, comperfeita aderência entre os
dois materiais, de tal maneira que resistam ambos
solidariamente aos esforços a que forem submetidos.
• Pode-se definiraderência como sendo o mecanismo de
transferência de tensõesque existe na interface entre a
barra de aço da armadura e o concreto que a envolve.
PERDA DE ADERÊNCIA
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A aderência e o concreto armado
• Fundamento principal para a 
existência do sistema concreto 
armado.
• Responsável por resistir e 
transmitir tensões de tração e 
compressão.
• A relação tensão de aderência 
versus deslizamento é utilizada 
para quantificar a eficiência da 
ligaçãoentre o aço e o concreto.
PERDA DE ADERÊNCIA
A aderência e o concreto armado
A aderênciaé composta por três parcelas: 
1) A primeira surge no lançamento do concreto e aumenta até o 
endurecimento (aderência por adesão). 
2) A outra parcela surge sempre que ocorre deslizamento entre 
os materiais (aderência por atrito). 
3) A última parcela ocorre pelas saliências e reentrâncias da 
superfície das barras (aderência mecânica).
PERDA DE ADERÊNCIA
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A aderência e o concreto armado
Depende de:
• Resistência do concreto
• Presença de nervuras na barra de aço
• Estado de fissuração do concreto 
• Histórico do carregamento
PERDA DE ADERÊNCIA
Combinação
CONCRETO + AÇO
Como é possível?
• Coeficientes de dilatação térmica 
próximos
• O concreto contribui para a proteção da 
armadura de aço
• Ótima aderência entre o aço e o 
concreto
– Aço resistindo à tração e concreto à compressão.
PERDA DE ADERÊNCIA
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Causas da perda de aderência do concreto
• Concretos de idades diferentes
– Falta de junção entre concretos de idades 
diferentes. 
• Diferentes concretagens
– Falta de junção entre concretos de duas 
concretagens.
• Áreas de grande abrasão
• Exsudação do concreto
PERDA DE ADERÊNCIA
Causas da perda de aderência do concreto
• Falta de interação entre 
as barras de aço e o 
concreto 
– Barras de aço 
contaminadas com óleos, 
graxas, desmoldantes, etc.
• Falta de nervuras nas barras ou 
deficiência de ancoragem.
PERDA DE ADERÊNCIA
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Causas da perda de aderência do concreto
• Cobrimento inadequado do aço.
• Aprisionamento de ar durante a 
concretagem.
- Falha no adensamento.
PERDA DE ADERÊNCIA
Causas da perda de aderência do concreto
• Defeito na execução das fôrmas.
– Objetos no seu interior ou má execução
• Corrosão da armadura.
– Essa patologia pode provocar 
aumento de volume do aço, gerando 
tensões internas nas peças e 
provocando o “desplacamento” e 
perda de aderência do aço com o 
concreto.
PERDA DE ADERÊNCIA
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Consequências da perda de aderência do concreto
• Perda de resistência mecânica.
– Perda da eficiência estrutural do sistema.
• Exposição das armaduras.
– Degradação das armaduras: corrosão.
• Surgimento de infiltrações 
e vazamentos.
• Comprometimento 
estético dos elementos.
PERDA DE ADERÊNCIA
Formas de recuperação
• Tratamento da armadura exposta.
• Concreto projetado
• Adesivos epóxi
• Argamassas poliméricas
• Microconcreto ou graute
PERDA DE ADERÊNCIA