Durabilidade do concreto

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Durabilidade do concreto
Aula complementar
enfase: agentes e mecanismos de 
deterioração dos concretos 
Prof. Carlos Welligton Pires
CEIMRE-2015
Durabilidade dos concretos- agentes e mecanismos de deterioração - CEIMRE 2015 Prof. Carlos Welligton Pires
Conceitos:
NBR 6118: Consiste na capacidade da estrutura resistir às
influências ambientais previstas e definidas em conjunto pelo
autor do projeto estrutural e o contratante, no início dos
trabalhos de elaboração do projeto.
Durabilidade dos concretos
Requisitos:
A solução estrutural adotada em projeto deve atender aos
requisitos de qualidade estabelecidos nas normas técnicas,
relativos a capacidade resistente, ao desempenho em
serviço e a durabilidade da estrutura.
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Considerações:
Agentes de deterioração 
Nos sólidos porosos, sabe-se que água é a causa de
muitos tipos de processos físicos de deterioração,
funcionando como veículo para transporte de íons
agressivos, a água pode ser também a fonte de processos
químicos de degradação... Na prática, a deterioração doquímicos de degradação... Na prática, a deterioração do
concreto raramente se deve a uma única causa. Em geral,
as causas físicas e químicas da deterioração estão tão
interligadas e mutuamente se reforçando, que separar as
causas e seus efeitos se torna muitas vezes impossível
(MEHTA; MONTEIRO, 2008).
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Porosidade:
Agentes de deterioração 
A água é essencial para as estruturas de concreto desde
o começo do processo, onde ela atua hidratando o
cimento e dando a trabalhabilidade necessária para
sua confecção. Com o passar do tempo e de acordosua confecção. Com o passar do tempo e de acordo
com as condições ambientais, a água evaporável do
concreto será perdida, deixando os poros vazios ou não
saturados. Este processo pode criar microfissuras
internas ao concreto, que seria o caminho que a água
percorreu para sua evaporação.
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Porosidade x permeabilidade:
Permeabilidade, é definida
como “a propriedade que
governa a taxa de fluxo de um
fluido para o interior de um
sólido poroso”.
A interação entre pasta deA interação entre pasta de
cimento e agregados produz 
uma zona de transição no 
concreto. A exsudação é o 
caminho de saída da água, 
responsável pela porosidade 
continua no interior do concreto, 
principal responsável pela 
porosidade. 
(MEHTA& MONTEIRO 2008)
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Agentes de deterioração 
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Deterioração por desgaste de superfícies
A perda progressiva de massa de uma superfície do
concreto pode ocorrer devida à abrasão, erosão e a
cavitação.
A abrasão ocorre quando há o atrito seco, como no caso do
desgaste de pavimentos e pisos industriais pelo tráfego de
veículo.
A erosão é caracterizada quando ocorre o desgaste porA erosão é caracterizada quando ocorre o desgaste por
ação abrasiva de fluidos contendo partículas sólidas em
suspensão, como se observa em revestimentos de canais,
vertedouros e tubulações para o transporte de água ou
esgoto.
A cavitação, ocorre a perda de massa pela formação de
bolhas de ar, vácuo ou vapor e sua subsequente ruptura
devido a mudanças repentinas de direção em águas que
fluem com alta velocidade.
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Deterioração por desgaste de superfícies- fotos
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Deterioração por fissuração
A deterioração física por fissuração pode ocorrer por
mudanças de volume (gradientes de temperatura e
umidade, retração hidráulica e pressões de cristalização de
sais nos poros), carregamento estrutural (sobrecarga e
impacto, e carga cíclica) e variação intensa de temperatura
(ação do gelo-degelo e fogo).
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Agentes de deterioração 
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Deterioração por Hidrólise dos Componentes da Pasta de 
Cimento
As águas puras (ex: condensação, ou vapor) e águas moles (ex:
originadas da chuva) podem conter pouco ou nenhum íon de cálcio.
Quando estas águas entram em contato com a pasta de cimento, elas
tendem a hidrolisar ou dissolver os produtos contendo cálcio. À medida
que a solução de contato atinge o equilíbrio químico, a hidrólise
adicional da pasta de cimento irá parar. Entretanto, no caso da água
corrente ou infiltração sob pressão, ocorrerá uma hidrolise continua.corrente ou infiltração sob pressão, ocorrerá uma hidrolise continua.
Em pasta hidratada de cimento Portland, o hidróxido de cálcio é o
constituinte que, devido à sua solubilidade em água pura (1230 mg/l), é
mais suscetível à hidrólise. Teoricamente, a hidrólise da pasta de
cimento continua até que a maior parte do hidróxido de cálcio tenha sido
retirada por lixiviação; isto expõe os outros constituintes do cimento à
decomposição química. Dessa forma, o processo prejudica os géis de
sílica e alumina, deixando-os com pouca ou nenhuma resistência.
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Deterioração através de Reações por Troca de Cátions.
Baseado na troca de cátions, os três tipos de reações
deletérias que podem ocorrer entre soluções químicas
e os componentes da pasta de cimento são
decorrentes de formação de sais solúveis de cálcio;
formação de sais de cálcio insolúveis e não expansivos
e ataque químico por soluções contendo sais de
magnésiomagnésio
- Formação de sais solúveis de cálcio (exemplos)
2NH4Cl + Ca(OH)2 → CaCl2 + 2NH4OH)
Ca(OH)2 + H2C03 → CaCO3 + 2H2O 
CaCO3 + CO2 + H2O → Ca(HCO3)2
Ataque do acido carbônico gera carbonato de cálcio 
insolúvel, porem com CO2 livre gera bicarbonato (solúvel)
Cloreto de amônia presente em fertilizantes 
gera dois produtos bastante solúveis.
a acidez da água, na natureza, geralmente se deve ao CO2 dissolvido, que é encontrado em concentrações signif.
em águas minerais, água do mar e água subterrânea pela ação de restos de animais ou vegetais em decomposição.
- Formação de sais de cálcio insolúveis e não expansivos
Alguns ânions, quando presentes em água, podem reagir com a pasta de cimento para
formar sais insolúveis de cálcio. A sua formação pode não causar danos ao concreto, a
não ser que o produto da reação seja expansivo, ou removido por erosão, devido ao
fluxo de soluções, infiltração ou tráfego de veículos..
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- Ataque químico por soluções contendo sais de magnésio
Cloreto, sulfato ou bicarbonato de magnésio são encontrados em águas
subterrâneas, água do mar e alguns efluentes industriais. As soluções de
magnésio reagem prontamente com o hidróxido de cálcio presente na pasta
do cimento para formar sais de cálcio, sendo esta bastante agressiva.
Esquema geral de deterioração por troca iônica
Deterioraçãoatravés de Reações por Troca de Cátions
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Deterioração através de Reações por Troca de Cátions
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Deterioração através de Reações que Envolvem a Formação 
de Produtos Expansivos
Os principais fenômenos relacionados com reações químicas expansivas 
são: ataque por sulfato; ataque álcali-agregado; hidratação retardada de 
CaO e MgO livres e corrosão da armadura no concreto..
- Ataque por sulfato
O hidróxido de cálcio (CH) e o aluminato tricálcico (C3A) são mais vulneráveisO hidróxido de cálcio (CH) e o aluminato tricálcico (C3A) são mais vulneráveis
ao ataque pelos íons sulfato. Na hidratação, cimentos com mais de 5% de C3A
contem muita alumina sob a forma de monossulfato hidratado, C3 A.C.S.H18 .
Caso o teor de C3A do cimento for maior que 8%, os produtos de hidratação
também conterão C3 A.CH.H18 . Na presença de hidróxido de cálcio em pastas
de cimento, quando estas entram em contato com íons sulfato, ambos os
hidratos contendo alumina são convertidos à forma altamente sulfatada
(etringita, C3 A.3C.S.H32 )
C3 A.C.S-.H18 + 2CH + 2S- + 12 H → C3 A.3C S-.H32
C3 A.CH.H18 + 2CH + 3S- + 11 H → C3 A.3C.S-H32
Etringita
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Deterioração através de Reações que Envolvem a Formação 
de Produtos Expansivos
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Deterioração através de Reações que Envolvem a Formação 
de Produtos Expansivos
- Reação álcali-agregado
Rações envolvendo os íons alcalinos do cimento Portland (ou de outras fontes), 
íons hidroxila e certos constituintes siliciosos que podem estar presentes nos 
agregados podem provocar fissuras na interface e exsudação de um fluido 
viscoso álcali-silicoso e uma expansão na zona de transição agregado-pasta
Pires Sobrinho, 2012
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Deterioração através de Reações que Envolvem a Formação 
de Produtos Expansivos
- Efeitos da corrosão da armadura no concreto
O dano ao concreto resultante da corrosão da armadura manifesta-se sob forma
de expansão na zona de interface metal-concreto, provocando fissuração e
destacamento do cobrimento. Não só a perda do cobrimento, como também
uma peça de concreto armado pode sofrer dano estrutural devido à perda de
aderência entre o aço e o concreto e diminuição da área da seção transversal a
armadura, às vezes a tal grau que o colapso da estrutura torna-se inevitável.
Vilas Boas, 2004
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Deterioração através de Reações que Envolvem a Formação 
de Produtos Expansivos
- Efeitos da corrosão da armadura por ataque de cloretos e sulfatos
Uma concentração crítica de íons de cloreto ou sulfatos, quando
em contato com a superfície da armadura, desencadeia o
processo de despassivação do aço e, conseqüentemente, a
corrosão do aço .
O acesso desses íons para o interior do concreto pode ser devido O acesso desses íons para o interior do concreto pode ser devido 
aos seguintes fontes: impurezas de agregados e da água de 
amassamento, utilização de aditivos e/ou agregados que 
contenham estes íons, aceleradores de pega que contêm CaCl2, 
água do mar e da maresia, sais de degelo, entre outros. Dentro do 
concreto, esses íons cloreto podem estar na forma de 
cloroaluminatos (combinados quimicamente), fisicamente 
adsorvidos na face dos poros capilares ou livres na solução dos 
poros do concreto .
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Deterioração através de Reações que Envolvem a Formação 
de Produtos Expansivos
- Efeitos da corrosão da armadura por ataque de cloretos e sulfatos
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Deterioração através de Reações que Envolvem a Formação 
de Produtos Expansivos
- Efeitos da corrosão da armadura por carbonatação
Quando o concreto perde a alcalinidade, com valores de pH 
inferiores a 9, o aço é despassivado. Este processo pode ser 
resultado da lixiviação de substâncias alcalinas presentes nos 
poros do concreto ou devido ao processo de carbonatação
Gases ácidos presentes em atmosferas urbanas e industriais e Gases ácidos presentes em atmosferas urbanas e industriais e 
a maresia contribuem para reduzir rapidamente a alcalinidade 
do concreto, conseqüentemente aumentando a velocidade e 
profundidade de carbonatação
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Deterioração através de Reações que Envolvem a Formação 
de Produtos Expansivos
- Efeitos da corrosão da armadura por carbonatação
Os compostos hidratados do cimento que
estão mais suscetíveis à carbonatação são o
hidróxido de cálcio (Ca(OH)2) e o hidróxido de
potássio (KOH).