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Ataque Químico ao Concreto
Prof. Dr. Ronaldo MedeirosAlunos: Ana Lemos, Bárbara Tramontina, Igor Baptista, Luísa Comim,
Priscila Hichmeh
Fonte: http://www.aecweb.com.br/
Deterioração do Concreto
➔ Durabilidade: resistir a processos de deterioração, com desempenho satisfatório.
➔ Processo de deterioração:
estrutura interna agentes degradantes
Poros Intensidade
Ataque Químico
➔ Ataque de Sulfatos➔ Ataque de Cloretos➔ Reação Álcali-Agregado➔ Hidratação de MgO e CaO Cristalinos➔ Ataque de água pura➔ Ataque de água do mar➔ Carbonatação➔ Ataque por ácidos
Ataque Químico➔ Concreto: pH básico entre 12,5 e 13,5
➔ Ataque químico
➔ Velocidade de deterioração - ácido
pH → desestabilização
pH agente agressivo X permeabilidade concreto
Porosidade
Solubilidade
Quantidade
Ataque por Ácidos
Ácido + Concreto Produtos de reação
+ Água
Produtos de reação
Solúvel
Insolúvel
Aumento da Porosidade
Expansivo
Não expansivo
Possível Dano
Sem Dano
(fonte: HUSNI, 2003)
Mecanismos de Atuação
Troca Iônica Lixiviação Expansão
Aumento na porosidade e
permeabilidade
Aumento nas tensões internas
Perda da alcalinidade
Aumento no processo de
deterioração
Perda de massa
Perda de resistência e
rigidez
Deformação
Fissuração, lascamento e pipocamento
Mecanismos de atuação - Troca Iônica➔ Formação de sais solúveis de cálcio
Ácido + Ca(OH)2
Ácidos: clorídrico, sulfúrico, nítrico, acético, fórmico, lático…
Sais solúveis: cloreto de cálcio, acetato de cálcio, bicarbonato de cálcio…
➔ Formação de sais de cálcio insolúveis
Sal solúvel de cálcio + H2
O
● Não-expansivos
Ácidos: oxálicos, tartárico, húmico, hidrofluorídrico, fosfórico …
● Expansivos
Lixiviação
Mecanismos de atuação - Lixiviação
➔ Ação de águas puras, carbônicas agressivas e ácidas.
Hidrolisar ou dissolver
➔ Solução em equilíbrio hidrólise para.
➔ Água corrente ou infiltração: diluição da solução continuação da hidrólise.● Hidrólise só termina quando o Ca(OH)₂ for eliminado por
lixiviação.
Componentes cimentícios expostos à decomposição
➔ Extração de uma substância do meio sólido por meio de dissolução.
Mecanismos de atuação - Lixiviação➔ Resultados:
● Geis de sílica e alumina com pouca ou nenhuma resistência
Concreto que perdeu ¼ do seu conteúdo de calcário teve sua resistência reduzida à metade
● Eflorescência
Interação do produto lixiviado com o CO2
crosta esbranquiçada de CaCO3
Fonte: http://www.cimentoitambe.com.br/ Fonte: http://www.projetoarquitetonico.com/
Mecanismos de atuação - Lixiviação➔ Ocorrência: intensa em concretos porosos e pouco notada em concreto
compactos
cimento com adições (pozolânico e de alto forno)
➔ Sintomatologia:
◆ superfície arenosa ◆ com agregados expostos◆ com eflorescência◆ com elevada retenção de fuligem◆ com desenvolvimento de fungos e bactérias.
Mecanismos de atuação - Expansão➔ Ataque por sulfatos, reação álcali-agregado, hidratação tardia de CaO e MgO
livres e corrosão da armadura do concreto.
Águas naturais e industriais com grande concentração de
sulfatoÁcido Sulfúrico
Chuva ácida, efluentes de fornos e da indústria
química, esgotos…
Ácido Acético➔ Ácido orgânico forte.➔ Indústria petrolífera, de Vinagre, tinturaria.➔ Baixa perda de massa do concreto, devido baixa solubilidade do Acetato de
Cálcio.
Fonte: http://anav.com.br/painel/dbarquivos/dbanexos/vinegarokj.jpg
Ácido AcéticoReação com concreto inicia com pH 12
Solubilização do Hidróxido de Cálcio
Aumento da conectividade dos poros
Mais material lixiviado
Produtos de corrosão
Acetato de Cálcio
DescalcificaçãoFormação de
Sílica Gel
macrotrincas e macroporos
Ácido Sulfúrico
➔ Chuva ácida:
➔ Indústrias diversas;➔ Biodeterioração (Esgoto):
Atmosferas Urbanas
Água da chuva
Ácido Sulfúrico
SO3
+ H2
O
→ H2
SO
Bactérias Quimiolitoróficas
Produzem ácido sulfúrico pela oxidação de gás sulfídrico
Mecanismo de atuação - Ácido Sulfúrico➔ Descalcificação do concreto:
◆ Concentração de H2SO4 ≥ 3.9 × 10−32 mol/L
Ca(OH)2 + H2SO4 CaSO4.2H2O
GipsitaPortlandita
Aumento da Porosidade
PRESSÃO
INTERNA/ FISSURAS
VOLUME GIPSITA
VOLUME PORTLANDITA>
Ataque por Ácido Sulfúrico
Minerarological and chemical assentment of concrete damaged by the oxidation of sulfide-bearing aggregates formation on reaction
mechanisms- 2015.
Poder Corrosivo Ácido
Claudia Veppo Gaier. Porto Alegre: Curso de Mestrado Profissionalizante/EE/UFRGS, 2005
Maior perda de
massaMaior
perda de resistência
Esgoto
Esquema didático da corrosão de um duto de concreto por ação dos sulfatos do esgoto, segundo Ludwig, Russel G. e Almeida, Sérgio A Sá.
Fonte: Getty images
Esgoto➔ Soluções:
◆ Revestimento PVC
◆ Traço adequado do concreto
Fonte: Getty images
Fonte: Getty images
Esgoto
Íon sulfato SO₄²⁻ Íon sulfeto S²⁻Bactérias
RedutorasÁGUA H
2O
Gás sulfídrico H
2S
Oxidação
Ácido sulfúrico H
2SO₄
Hidróxido de cálcio Ca(OH)
2
Gesso CaSO₄.2H2
O
ATAQUE AO CONCRETO
Usina de açúcar e álcool➔ Caldo de cana presente no processo de fabricação é ácido e corroe o concreto
Ácidos orgânicos
Ácido Aconítico
Ácido Oxálico
Ácido Citríco
(Fonte: ZAPATA; 2007)
Usina de açúcar e álcool➔ Usina Dacalda - Jarezinho - PR
Fonte: Tecne
Fonte: Tecne
Usina de açúcar e álcool➔ Recuperação
Fonte: TecneFonte: Tecne
Poços de Petróleo
Fonte: Getty images
Poços de Petróleo➔ Pasta de cimento Portland Vedação➔ Formação de partículas minerais Obstrução de espaços➔ Injeção de vapor➔ Acidificação HCl, HF, mud acid, HAc
Detalhe do contato do ácido com a bainha de cimento e o revestimento na acidificação
Poços de Petróleo➔ Possível solução:
◆ Compósitos Portland-polímero
Esquema de poço com falha de cimentação (adaptado de DOWELL SCHLUMBERGER apud MARINHO, 2004).
Fonte: Getty images
Urina- 95% água, 2% uréia- Fosfato, sulfato, amônia, magnésio, cálcio, ácido úrico, creatina, sódio, potássio...
Fonte: flores culturamix
Urina
Fonte: globo.com Fonte: Gazeta do Povo
Referências - Proteção do concreto: Uma Necessidade em Indústrias de Celulose e Papel. W.L. Repettte, P.R.L. Helen - São Paulo : EPUSP, 1998.- MEHTA, P.K.; MONTEIRO, P.J.M. Concreto: estrutura, propriedades e materiais. São Paulo: Pini, 1994. 573p.- GAIER, C.V. Análise do Desempenho de Materiais de Reparo Industrializados para Estruturas de Concreto Frente ao Ataque
Químico. 2005. 150f. Trabalho de Diplomação (Mestrado em Engenharia) - Curso de Mestrado Profissionalizante em Engenharia, Escola de Engenharia, UFRGS, Porto Alegre, 2006.
- ZAPATA N. J. G. 2007. ACONITIC ACID FROM SUGARCANE: PRODUCTION AND INDUSTRIAL APPLICATION. Thesis of the Graduate Faculty of the Louisiana State University and Agricultural and Mechanical College.
- Degradation modeling of concrete submitted to biogenic acid attack, Haifeng Yuan, Patrick Dangla, Patrice Chatellier, Thierry Chaussadent. ELSEVIER JOURNAL.
- Avaliação das Características do Concreto quando Submetido à Degradação de Origem Química, Jairo José de Oliveira Andrade, Francisco Teston Tisbierek, Letícia Ponce Rosa Rather, Thiago Ricardo Santos Nobre.
- NÓBREGA, A.C.V. Estudo de Durabilidade Frente ao Ataque Ácido de Compósitos Portland - polímero para cimentação de poços de petróleo /. - Natal [RN], 2008. 184f.
- http://www1.folha.uol.com.br/cotidiano/2009/04/551433-urina-corroi-estrutura-de-viaduto-em-salvador-ba.shtml- http://www.gazetadopovo.com.br/haus/arquitetura/urina-ameaca-estrutura-da-igreja-mais-alta-do-mundo/- http://www.cimentoitambe.com.br/- http://www.projetoarquitetonico.com/- www.madeira.ufpr.br/disciplinasklock/polpaepapel/kraftbranqcinetica.ppt- http://aquarius.ime.eb.br/~webde2/prof/ethomaz/fissuracao/exemplo126.pdf