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Escola Politcnica da Universidade de So PauloDepartamento de Engenharia de Construo CivilBoletim Tcnico - Srie BT/PCC

Diretor: Prof. Dr. Francisco Romeu LandiVice-Diretor: Prof. Dr. Antonio Marcos de Aguirra Massola

Chefe do Departamento: Prof. Dr. Vahan AgopyanSuplente do Chefe do Departamento: Prof. Dr. Alex Kenya Abiko

Conselho Editorial

Prof. Dr. Alex Kenya AbikoProf. Dr. Joo da Rocha Lima Jr.Prof. Dr. Luiz Srgio FrancoProf. Dr. Orestes Marraccini GonalvesProf. Dr. Paulo Roberto do Lago Helene

Coordenador Tcnico

Profa Mrcia Maria S. Bottura de Barros

O Boletim Tcnico uma publicao da Escola Politcnica da USP/Departamento de Engenharia de Construo Civil, fruto de pesquisas realizadaspor docentes e pesquisadores desta Universidade.

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6XPiULR5HVXPR

,QWURGXomR,QLFLDomRGDFRUURVmRSHODFDUERQDWDomR2.1 Parmetros determinantes da velocidade e profundidade decarbonatao2.1.1. Concentrao de CO,2.1.2. Umidade relativa do ambiente2.1.3. Tipo e quantidade de cimento2.1.4. Relao gua/cimento2.1.5. Condies de cura2.1.6. Fissuras2.2. Clculo da velocidade de penetrao do CO2, no concreto2.3. Medida da profundidade de carbonataoLQLFLDomRGDFRUURVmRSHORVtRQVFORUHWR3.1 Parmetros determinantes da velocidade e profundidade depenetrao dos ons cloreto3.1.1. Composio, tipo e quantidade de cimento3.1.2. Relao gua/cimento, adensamento e cura3.1.3. Grau de saturao dos poros e concentrao de ons cloreto3.1.4. Efeito especfico do ction que acompanha o on cloreto3.1.5. Fissuras3.1.6. Carbonatao3.2. Clculo do coeficiente de difuso dos ons cloreto3.3 Medida da profundidade de alcance dos ons cloreto nointerior do concreto)DWRUHVTXHFRQWURODPDSURSDJDomRGDFRUURVmR4.1 Efeito da umidade, resistividade e acesso do oxignio4.2 Efeito da temperatura4.3 Formao de macroclula de corroso$JUDGHFLPHQWR%LEOLRJUDILD

(*) Este texto parte do material bsico que dar origem tese de doutoramentointitulada "Contribuio ao Estudo de Reparos de Estruturas de Concreto ArmadoCorrodas - Avaliao do Comportamento das Imprimaes Atravs de TcnicasEletroqumicas (Rp e Impedncia)".

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Devido a natureza alcalina do concreto, a armadura quando entra em contatocom esse material se recobre de uma camada de xidos passivante que amantm constantemente protegida. A carbonatao do concreto e o ingresso dosons cloreto so os principais agentes iniciadores da corroso. Esse trabalhoapresenta os fatores relacionados com o meio ambiente e com as caractersticas doconcreto determinantes da velocidade e profundidade com que a frente decarbonatao e a frente de alcance dos ons cloreto avanam.

Por outro lado, existe uma srie de fatores que por si s no desencadeiam oprocesso de corroso, mas que aps rompido o estado passivo da armadura soresponsveis pela propagao da corroso. Este trabalho tambm discute a formacomo estes fatores podem controlar a cintica da corroso.

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A armadura dentro do concreto normalmente encontra-se protegida da corrosodevido a alta alcalinidade desse material. Apesar de estar sendo alvo de setudos, ateoria de maior aceitao atualmente a que diz que essa alta alcalinidade (pH entre12,7 e 13,8, segundo LONGUET et al., 1973) favorece a formao de uma camadade xidos submicroscpica passivante, compacta e aderente de - Fe2O3 sobre asuperfcie da armadura (GOUDA, 1966). Esta camada protege indefinidamente aarmadura de qualquer sinal de corroso enquanto o concreto preserve sua boaqualidade , no fissure e no modifique suas caractersticas fsicas ou mecnicasdevido a ao de agentes agressivos externos (ANDRADE, 1984). Para o caso dasarmaduras do concreto, a carbonatao e os ons cloreto so os principais agentesiniciadores da corroso.

A presena de suficiente quantidade de ons cloreto no concreto pode estimular acorroso da armadura, mesmo quando permanece a condio de elevadaalcalinidade. A carbonatao do concreto, por outro lado, leva a uma diminuio dopH, transladando a armadura da regio de passivao do diagrama de POURBAIX(1976), para outra de corroso (Figura 1.1).

O processo de corroso da armadura do concreto est fundamentado nos princpiosda corroso eletroqumica, onde a armadura funciona como um eletrodo misto, naqual ocorrem reaes andicas e catdicas, e a soluo contida nos poros doconcreto o eletrlito. A Figura 1.2, CEB/BI 152 (1984), mostra um esquemasimplificado da clula de corroso formada.

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A carbonatao o processo de neutralizao da fase lquida intersticial saturada dehidrxido de clcio e d outros compostos alcalinos hidratados do concreto, contidosnesta fase lquida e na fase slida do concreto. Esse processo recebe o nome decarbonatao devido maior incidncia do CO2 nas reaes.

H20

CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H20CO2 + Na,KOH Na2, K2CO3 + H20

Como resultado desta reao obtm-se uma diminuio do pH a valores inferiores a 9(RILEM, 1988).A Figura 2.1 mostra uma representao esquemtica do processo de carbonatao,segundo CEB/BI 152 (1984).

3DUkPHWURVGHWHUPLQDQWHVGDYHORFLGDGHHSURIXQGLGDGHGHFDUERQDWDomR

A velocidade e a profundidade de carbonatao dependem de fatores relacionadoscom o meio ambiente e com as caractersticas finais do concreto endurecido.

&RQFHQWUDomRGH&2

A velocidade de carbonatao aumenta quando o ambiente possui uma maiorconcentrao de CO2 principalmente para concretos de elevadas relaesgua/cimento. Segundo NEVILLE (1982), a concentrao de CO2 pode variar de meiopara meio da seguinte forma:

Meio rural : 0,03 % em volume;

Laboratrio : 0,10 % em volume;

Grandes cidades : 0,30 % em volume, podendo chegar a 1%

Em ambientes especficos como em tneis, garagens, indstrias etc. A concentraode CO2 pode ser superior aos valores anteriormente apresentados.

Nos ensaios de laboratrio, efetuados em curto intervalo de tempo, normalmente serealiza um enriquecimento em CO2 da atmosfera que vai estar em contato com oscorpos-de-prova. A correlao entre os resultados de ensaios realizados em curtosperodos de tempo com ensaios naturais ou de longos intervalos de tempo vemsendo alvo de pesquisas. HO; LEWIS (1987) encontraram uma aproximao entre osresultados obtidos com 5 anos de estocagem em laboratrio e os resultados obtidosaps uma semana em uma atmosfera enriquecida com 4% de dixido de carbono(Figura 2.2).

8PLGDGHUHODWLYDGRDPELHQWH

A umidade relativa do ambiente exerce influncia sobre a quantidade de gua contidanos poros do concreto e esta, por sua vez, condiciona a velocidade de difuso do CO2atravs dos poros do concreto.

Os poros do concreto podem conter diferentes quantidades de gua em funo daumidade relativa do ar (Figura 2.3). A difuso de um gs, neste caso o CO2, bastante diferente quando o meio difusor a gua ou o ar.

Quando os poros esto secos, o CO2 difunde at s regies mais internas semdificuldades; porm, a reao de carbonatao no ocorre devido falta de gua.Quando os poros esto cheios de gua, a frente de carbonatao freiada devido baixa velocidade da difuso do CO2 na gua. Por outro lado, se os poros estoapenas parcialmente 'preenchidos com gua' a frente' de carbonatao avanadevido coexistncia dos dois fatores: gua e possibilidade de difuso de CO2(VNUAT; ALEXANDRE, 1969).

Segundo CEB/BI 148 (1982), as maiores taxas de carbonatao ocorrem quando aumidade relativa situa-se entre 50 a 60%. O BRE DIGEST 263 (1982) indica ointervalo de 50 a 75% de umidade relativa como responsvel pelas maioresvelocidades de carbonatao. A Figura 2.2 apresenta uma relao entre o grau decarbonatao e a umidade relativa.

Atravs da Figura 2.4 observa-se que os maiores graus de carbonatao ocorremquando a umidade relativa situa-se entre 50 a 65 %. Por outro lado, com umidadesinferiores a 20 % ou superiores a 95 % a carbonatao ocorre lentamente ousimplesmente no ocorre.

Na prtica a relao da umidade relativa com a profundidade de carbonatao emfuno do tempo bastante complexa devido aos randmicos ciclos deumedecimento e secagem a que as estruturas de concreto armado podem estarexpostas.

7LSRHTXDQWLGDGHGHFLPHQWR

A quantidade disponvel de compostos alcalinos para reagir com o CO2 depende dotipo de cimento empregado na produo do concreto.

A bibliografia praticamente unnime em concluir que os cimentos com adiesapresentam um desempenho inferior aos cimentos Portland puros, em igualdade decondies de ensaio, no que se refere a resistncia a carbonatao (NEVILLE, 1982;PAILLRE et al., 1986; HO; LEWIS, 1987; ANDRES, 1989). Para o CEB/BI 152(1984), no entanto, essa diferena tem origem nos diferentes cuidados com a curaque cada tipo de cimento exige. As adies pozolnicas, por exemplo, levam umcerto tempo para que comecem a reagir pozolanicamente.

A bibliografia mostra que a profundidade de carbonatao diminui com oaumento da quantidade de cimento por metro cbico de concreto. Noentanto em alguns ensaios a consistncia do concreto mantida constanteenquanto a quantidade de cimento aumentada. Como resultadotem-se que o corpo-de-prova com maior quantidade de cimento tambm o demenor relao gua/cimento. Desta forma, a avaliao da influncia da quantidadede cimento sobre a carbonatao fica prejudicada. Isto ocorreu, por exemplo,

nos ensaios realizados por VNUAT; ALEXANDRE (1969). HO; LEWIS (1987) noespecificam o procedimento de dosagem para aumentar a quantidade de cimento.

A Figura 2.5 mostra que a adio de cinza volante ao concreto de cimento Portlandfez com que aumentasse a carbonatao, o mesmo ocorrendo quando a quantidadede cimento, ou cimento mais cinza volante, por metro cbico, foi aumentada (HO;LEWIS, 1987).

5HODomRiJXDFLPHQWR

A relao gua/cimento est intimamente relacionada com a quantidade e tamanhodos poros do concreto endurecido e com as propriedades mecnicas finais domaterial (POWERS, et al. 1974; POPOVICS, 1985). Quanto maior a relaogua/cimento, maior ser a porosidade e permeabilidade de um concreto. Quantomaior a porosidade, mais facilmente o CO2 pode difundir atravs do concreto. AFigura 2.6 mostra a variao da profundidade de carbonatao em funo davariao da relao gua/cimento para um concreto de 350 Kg/cm2 de cimento eigual composio (VNUAT, 1977). Devido a reconhecida relao inversa entre arelao a/c e a resistncia compresso do concreto difundida nos bacos deAbrams, lgico supor que a carbonatao diminui com o aumento da resistncia doconcreto (Figura 2.7).

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AUSKERN; HORN, 1976, estudando o efeito de vrias condies de cura (imerso,vapor etc.) sobre a porosidade capilar de pastas de cimento endurecidos encontroudiferenas superiores a 2 ordens de magnitude entre as mdias dos dimetros dosporos capilares de pastas curadas de distintas formas.

Os estudos relacionando diretamente as condies de cura com a resistncia acarbonatao normalmente so realizados atravs da utilizao de perodos distintosde cura (HO; LEWIS, 1987) ou atravs da utilizao de distintas formas de cura,como por exemplo fazendo uso ou no de membrana de cura (ANDRES, 1989).Quanto maior o tempo de cura, maior ser o grau de hidratao do cimento, menorser a porosidade e permeabilidade e, por conseqncia, menor ser acarbonatao.

)LVVXUDV

Atravs das fissuras o CO2 pode penetrar mais rapidamente no interior do concreto. Ositens anteriores relativos a concretos no-fissurados tambm so vlidos para a regiofissurada. A Figura 2.8 apresenta esquematicamente o processo de penetrao,difuso e reao de carbonatao do CO2 atravs de uma fissura.

Dependendo da dimenso da abertura da fissura e da quantidade de ons OH-- egua no interior da fissura, o processo de carbonatao pode ser responsvel pelofenmeno de autocicatrizao da fissura.

&iOFXORGDYHORFLGDGHGHSHQHWUDomRGR&2

QRFRQFUHWR

Devido ao elevado nmero de fatores que influenciam a carbonatao, seria difcil ecomplexo utilizar uma frmula que levasse em considerao todos os elementosinvolucrados.

A equao mais comumente utilizada para caracterizar a velocidade do processo decarbonatao :

Eco2 = Kco2WondeECO2 a profundidade de penetrao do CO2 em mm;KCO2 uma constante que depende das caractersticas do concreto;t o tempo em anos.

Segundo SMOLCZYK (1968), essa equao oferece pouca divergncia entre osdatos experimentais e as estimaes tericas no intervalo entre 5 a 30 anos. Noentanto, essa relao pode no aportar bons resultados em situaes onde fatoresmutveis com o tempo assumem maior importncia como, por exemplo, a variaoda porosidade em relao ao grau de hidratao e ao contedo de umidade doconcreto.

Apesar das inmeras variaes propostas, essa relao continua sendo a maisutilizada para prever a profundidade de penetrao da carbonatao (TUUTTI, 1982).

0HGLGDGDSURIXQGLGDGHGHFDUERQDWDomR

A comprovao ou no de reas carbonatadas pode ser feita atravs de difrao deraos-X, anlise trmica diferencial (ensaios qualitativos) e termogravimetria (anlisequantitativa), onde se pode mostrar a presena de calcita ou aragonita ou suadecomposio pelo calor. outra forma atravs de observao microscpica, ondepode-se revelar a existncia ou no de cristais de CaCO3 nas suas variedades.Apesar disso, a comprovao mais corrente utilizada pelos engenheiros atravs deindicadores de pH a base de fenolftaleina ou timolftaleina (BUCHER, 1989).O CPC-18/RILEM (1988) recomenda a utilizao de uma soluo de 1% defenolftaleina em lcool etlico de 70 %. Essa soluo torna-se vermelha quando oconcreto no est carbonatado. O mesmo documento recomenda, durante o registrodos valores de profundidade de carbonatao, que os valores mnimos e mximossejam levados em considerao (Figura 2.9), embora o valor mximo seja o que maisse relacione com a corroso da armadura.

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A literatura sobre durabilidade das estruturas de concreto freqentemente aponta acorroso da armadura devido a ao dos ons cloreto como um dos mais sriosproblemas que sofre esse material (MANGAT; MOLLOY, 1992; DIAB et al., 1988;EL-SAYED et al., 1987; TREADAWAY et al., 1989; FUGINARA; MINOSAKU, 1990;BOGART et al., 1990).os ons cloreto chegam at o concreto atravs de distintas formas:

- uso de aceleradores de pega que contm CaCl2;

- na forma de impureza indesejada dos agregados (areia e brita) e da gua deamassamento;

- atmosfera marinha (maresia);- gua do mar (estruturas "off shore");- uso de sais de degelo;

- processos industriais (etapa de branqueamento de indstrias de celulose e papel,por exemplo).Os ons cloreto podem ser encontrados no interior do concreto em uma das seguintesformas:

- quimicamente combinados (cloroaluminatos);- fisicamente adsorvidos na superfcie dos poros de hidratao;

- livres na soluo dos poros do concreto.,

Uma certa quantidade de ons cloreto pode ser tolerada sem risco de corroso, umavez que, aps reagirem com os aluminatos, proveniente da hidratao do cimento,esses ons no estaro livres para atacar o filme passivante (HANSSON et al., 1985).No entanto, existe um valor limite de concentrao no qual os ons cloreto podemromper a camada de xidos passivante e estimular a corroso da armadura. Esselimite no est associado a um valor fixo, embora algumas normas ourecomendaes de alguns pases apresentam valores orientativos. O BRE-(1980)considera que um baixo risco de corroso est associado a uma quantidade decloretos por peso de cimento inferior a 0,4 %, um risco intermedirio a quantidades decloreto entre 0,4 % e 1,0 % e um alto risco a quantidades superiores a 1%. 0ACI-COMMITTEE 222 (1985) permite um contedo mximo de cloretos, em relaoao peso do cimento, de 0,15 % e a BSI-BS 8110 (1985) estabelece 0,4 % como olimite mximo para as estruturas correntes de concreto armado. Algunspesquisadores esto trabalhando no sentido de encontrar uma relao limite de[Cl-]/[OH--] onde o processo de corroso inicia. HOUSMANN (1967), trabalhando emsoluo alcalina sugeriu o valor de 0,6 para esta relao. ANDRADE; GOI (1990),tambm trabalhando em solues alcalinas obtiveram valores crticos de [Cl-/OH--]similares de 0,3 e 0,8, em funo do mtodo de clculo empregado para determinaros ons [OH--]. LAMBERT et al. (1991), trabalhando com corpos-de-prova de concretoe uma fonte externa de cloretos encontraram que a partir de uma relao entre[Cl-]/[OH--] igual a 3 ocorria a despassivao da armadura. MANGAT; MOLLOY(1992), trabalhando tambm em corpos-de-prova de concreto, encontrou velocidadesde corroso insignificantes com relao [Cl-]/[OH--] igual a 11.O mecanismo de penetrao dos ons cloreto atravs do concreto, para que umacerta quantidade chegue at a armadura, na forma de cloretos livres, e consigadesencadear o processo de corroso depende de uma srie de fatores relacionados,por exemplo, com: o tipo de ction associado aos cloretos, tipo de acesso aoconcreto (antes ou depois de endurecido), presena de outro nion como o sulfato,tipo de cimento empregado na produo do concreto, relao gua/cimento, estadode carbonatao do concreto, condies de produo e cura do concreto, umidadeambiental (condies de saturao dos poros) e quantidade por 23 de cimento.A Figura 2.10, CEB/BI 152 (1984), mostra a influncia de alguns parmetros como aumidade relativa, qualidade do concreto (cura e relao gua/cimento), saturao dosporos, e carbonatao, no estabelecimento de um contedo crtico de ons cloretocapaz de despassivar as armaduras do concreto.

3DUkPHWURV GHWHUPLQDQWHV GD YHORFLGDGH H SURIXQGLGDGH GH SHQHWUDomRGRVtRQVFORUHWR

Basicamente os parmetros que influenciam a penetrao dos ons cloreto noconcreto so os mesmos envolvidos na penetrao do CO2 Entretanto, estesparmetros nem sempre influenciam da mesma forma.

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A quantidade de C3A do cimento determina a capacidade de combinao com os onscloreto (BAKKER, 1988). Cimentos com baixa quantidades de aluminato triclcicopossuem pouca capacidade de imobilizar os ons cloreto, atravs da formao de umsal complexo insolvel, cloro-aluminato de clcio hidratado (Sal de Friedel), que reduza concentrao de ons cloreto livres na soluo aquosa dos poros do concreto(PAGE et al., 1986).Nos experimentos realizados por ZHANG; GJORV (1991), a introduo demicrosslica em pastas de cimento reduziu a difusividade dos ons cloreto. Os autoresassociaram este desempenho a diminuio da porosidade total e a distribuio dosporos da argamassa com microsslica. PAGE et al. (1986) encontraram que a adiode escria e cinza volante levava a uma diminuio da difusibilidade dos cloretos emrelao ao cimento portland puro e que um cimento resistente a sulfatos (com baixocontedo de C3A apresentava um significativo aumento de difuso.

Estes ensaios revelam que os cimentos com adies, quandosubmetidos aos cloretos, apresentam comportamento contrrio

quele apresentado quando submetidos carbonatao. Enquanto na carbonataoas adies parecem ter influir de forma negativa na capacidade de retardar o ingressode CO2 na iniciao pelos cloretos as adies agem de forma a frear a penetraodos ons cloreto.

MANGAT; MOLLOY (1992), estudando os fatores que influenciam a corroso daarmadura devido a ao dos cloretos, concluram que a quantidade de cimentopossui uma insignificante influncia sobre a despassivao.

5HODomRiJXDFLPHQWRDGHQVDPHQWRHFXUD

Esses parmetros, quando bem utilizados, contribuem de uma forma ou outra para aobteno de um concreto mais denso.

Suas influncias sobre a penetrao dos ons cloreto so similares as anteriormentecomentadas para o caso do avano da frente de carbonatao.

GJORV; VENNESLAND (1979), estudando a difuso dos ons cloreto em concretosde diferentes fatores gua/cimento e diferentes tipos de cimento, verificou que paracurtos perodos de exposio o efeito da relao, gua cimento foi limitado. Acamadasuperficial do concreto. Em longos perodos de exposio, o tipo de cimentoapresentou uma maior influncia sobre a profundidade de penetrao dos cloretosque a relao gua/cimento.

Segundo PAGE et al. (1981), as condies de cura possuem um marcado efeitosobre as propriedades de transporte de pastas de cimento endurecidas e por,conseguinte, sobre a difusibilidade efetiva dos ons cloreto. Segundo essespesquisadores, as condies de cura modificam a estrutura dos poros da pasta e, porconseguinte, alteram a porosidade final.

*UDXGHVDWXUDomRGRVSRURVHFRQFHQWUDomRGHtRQVFORUHWR

As condies ambientais influenciam a penetrao dos ons cloreto de formadiferente da forma como influencia a penetrao de CO2 . O CO2 encontra nos porosparcialmente preenchidos pela gua a melhor condio para difundir e carbonatar aspartes mais internas do concreto (BAKKER, 1988).O transporte dos ons cloreto somente ocorre em presena de gua. Nas situaesonde a gua que contm os cloretos encontra -se estagnada, a penetrao ao interiordo concreto ocorre atravs de mecanismo de difuso. os ons cloreto tambm podempenetrar por suco capilar da gua que os contm. Esta ltima situao ocorrequando a estrutura de concreto est submetida a ciclos de umedecimento, com guaque contm os ons cloreto, e posterior secagem. As estruturas submetidas a marso exemplos desse tipo de situao. Nesses casos a profundidade que os onscloreto podem atingir depender da durao dos perodos de secagem eumedecimento e da permeabilidade da superfcie do concreto (BAKKER, 1988). Nasregies da estrutura de concreto exposta a mar, a concentrao de cloretos atingenveis elevados devido a asceno capilar da gua do mar e sua posteriorevaporao (HOLMES; BRUNDLE, 1987).Com o aumento da quantidade de cloretos nos poros do concreto, a possibilidadede secagem do concreto diminuda devido ao efeito higroscpico caractersticodos sais. LOPEZ; GONZLEZ (1993), associando a saturao dos porosde corpos-de -prova de argamassa com a resistividade e velocidade de corroso

chegaram a um valor de saturao crtico, correspondente a uma resistividade de105m, no qual a velocidade de corroso comeou a tornar-se inaceitvel e oferecerproblemas relevantes de durabilidade.

(IHLWRHVSHFtILFRGRFiWLRQTXHDFRPSDQKDRtRQFORUHWR

ANDRADE; PAGE (1986) estudaram o efeito de uma mesma quantidade de cloretosprovenientes do NaCl e CaCl2 sobre a corroso da armadura, chegando a conclusode que, os corpos-de-prova que continham CaCl2 foram mais afetados pela corroso,apesar de conterem menor quantidade de cloretos livres e menor relao [Cl-]/[OH--].Esta maior agressividade do CaCl2 pode ser atribuda a diminuio do pH resultantenesta situao (GOI et al., 1989). Apesar disso, (GOI ANDRADE (1990) reafirmamque a relao [Cl-]/[0H--] o fator mais relevante para a despassivao da armadurado concreto.

)LVVXUDV

Quando uma estrutura de concreto est exposta a gua, vapor ou solo que contemons cloreto, a quantidade necessria de cloretos para que inicie o processo decorroso, ser primeiramente atingido nas regies fissuradas. Essa situao causariaa formao de pequenas regies andicas no interior das fissuras e regies catdicasmaiores fora delas (SCHIESSL; RAUPACH, 1991). A velocidade com que a corrosose desenvolve depende da abertura da fissura, da qualidade do concreto e da relaorea catdica/rea andica.

&DUERQDWDomR

Um concreto carbonatado no possui a mesma capacidade de combinar cloretoscomo um concreto no-carbonatado.

Imaginamos um concreto que possui uma certa quantidade de cloretos combinados eoutra livre, embora inferior a necessria para despassivar a armadura. Quando esseconcreto comea a carbonatar, parte dos cloretos combinados passam a condio delivres. Desta forma a quantidade de ons livres pode atingir o limite crtico derompimento da camada passiva (TUUTTI, 1982).Segundo BAKKER (1988), essa combinao entre carbonatao e cloretos normalmente a causa dos problemas mais severos-de corroso.

os dados obtidos por ROPER; BAWEJA (1989) sugerem que para estruturas deconcreto armado correntes os efeitos da interao entre a carbonatao e os onscloreto levam a uma acelerao da velocidade de corroso quando comparada com aocorrncia dos dois ataques de forma independente.

&iOFXORGRFRHILFLHQWHGHGLIXVmRGRVtRQVFORUHWR

Os mtodos atualmente empregados para medir o coeficiente de difuso dos onscloreto no concreto podem ser classificados em ensaios em estado estacionrio, emestado transitrio e acelerado aplicando um campo eltrico.

Os mtodos estacionrios so algumas vezes criticados por serem lentos ou,quando utilizam corpos-de-prova de reduzidas espessuras, por ensaiaremamostras cuja estrutura porosa foi danificada no momento do cortee polimento (LUPING; NILSSON, 1992).

Alm disso, nesses ensaios existe uma dependncia importante dos resultados comos fatores geomtricos do corpo-de -prova, como por exemplo a espessura(JACKSON; BROOKBANKS, 1989). Para a obteno do coeficiente de difuso emregime estacionrio, a primeira lei de Fick aplicada.

PAGE et al., 1981 obtm o coeficiente de difuso em condies quase estacionriasem corpos-de-prova de espessuras reduzidas, utilizando a clula de difuso mostradana Figura 2.11.

A utilizao das frmulas a seguir apresentadas implica supor que o fluxo de onsatravessa toda seo estudada de forma constante e que a atividade dos cloretos efetivamente igual em todos os pontos da amostra.

O fluxo "J(O2)" em moles/cm2. s de ons cloreto que entram no compartimento 2 dado por:

J (o2) = V . dC2 = D (o2) (C1 C2) A dt 1

ondeV o volume da soluo no compartimento 2 em cm3A a rea da seo ensaiada do disco em cm2; l a espessura do disco ensaiado em cm;C1 e C2 so as concentraes das solues dos compartimentos 1 e 2 emmoles/cm3;D (o2) o coeficiente de difuso em cm2/S.Para t > to e C1>> C2 temos que:

C2 = D(o2).A.C1 . (t - to)V.1

onde(t - to) o tempo de ensaio em segundos.

Desta forma o coeficiente de difuso D(o2) pode ser calculado em funo dainclinao da parte linear da curva formada por C2 versus t.

Mtodos acelerados mediante a aplicao de um campo eltrico, migrao, sotambm empregados (AASHTO/WHITING, 1981; LUPING; NILSSON, 1992;ANDRADE; SANJUN, 1993).O coeficiente de difuso D(o2)" obtido a partir do registro da intensidade i" duranteo ensaio, uma vez que existe uma proporcional idade entre o fluxo "J(o2)" do on quemigra com a intensidade aplicada ou registrada (ANDRADE; SANJUN, 1993). Destaforma temos que

ondei intensidade aplicada ou registrada;n nmero de eltrons envolvidos;F constante de Faraday;t nmero de transferncia do on.

Substituindo a equao acima na equao de Nernst - Plank e aplicando-a para umanica espcie inica, obtm-se a seguinte equao:

ondeD (o2) o coeficiente de difuso ou do on em cm2/s;R constante = 1,987 2 em Cal/mol/Kelvin;F igual a 23.063 Cal/volt/eq;E a diferena de potencial aplicada em volt;T a temperatura em Kelvin;C a atividade inicial dos ons em mol/cm3; l a espessura do disco em cm;Z a carga eltrica; i a intensidade total em ampers;

a mobilidade inica total em cm2 /ohm;S a rea da amostra em cm2.

0HGLGD GD SURIXQGLGDGH GH DOFDQFH GRV tRQV FORUHWR QR LQWHULRU GRFRQFUHWR

Em analogia a expresso freqentemente utilizada de "frente de carbonatao", otermo "frente de alcance dos ons cloreto" pode ser utilizado para expressar aprofundidade que-o contedo crtico de cloretos atinge, a partir da superfcie doconcreto. A medida feita em amostras de concreto retiradas de diferentesprofundidades da estrutura, na forma de p (com perfuradoras) ou slida. Nesteltimo caso, um corpo-de-prova testemunho pode ser extrado, seccionado e modo.

A anlise quantitativa do on cloreto nas amostras pode ser feita por via qumica(ASTM C 1152, 1992; VALDERGORIN; DANTAS, 1984) ou por anlise defluorescncia de raios-X, entre outros. Outro mtodo factvel de ser empregado, orecomendado pelo UNI 79 -28 (1978), para determinar a penetrao do on cloreto,onde uma soluo de AgNO3 vaporizada sobre a superfcie fraturada do concreto.Aps a aplicao, observa-se a formao de precipitados brancos de cloreto de pratanas reas onde os ons cloreto atingem. O AgNO3 reage com as hidroxilas, formandoxido de prata e aparecendo na superfcie do concreto na forma de um precipitadomarrom (OTSUKI. et al., 1992).

)DWRUHVTXHFRQWURODPDSURSDJDomRGDFRUURVmR

A velocidade de corroso pode ser basicamente controlada pelos quatro processosmostrados na Figura 2.11.

Existe uma srie de fatores que por si s no representam risco de corroso daarmadura, mas que aps desencadeado o fenmeno so responsveis pelapropagao da corroso. Esses fatores so comentados a seguir.

(IHLWRGDXPLGDGHUHVLVWLYLGDGHHDFHVVRGHR[LJrQLR

o contedo de umidade no interior do concreto exerce importante papel sobre acorroso, quer seja porque a gua necessria para que ocorra a reao catdica dereduo do oxignio, ou porque influi na resistividade do concreto e napermeabilidade ao oxignio.

O concreto seco possui uma alta resistividade, podendo atingir valores da ordem de1011 ohm.cm quando submetida a temperaturas de 105C (MANFORT, 1968).Nessas condies o concreto no permite a mobilidade dos ons; Por outro lado, amedida que a umidade interna do concreto aumenta, a resistncia hmica vaidiminuindo e o processo de corroso pode desenvolver-se.

Quando os poros do concreto esto saturados de gua, a resistividade a menor possvel, porm o oxignio encontra maior dificuldade parachegar at a armadura. Nessa situao, o processo de corroso est controladopelo acesso de oxignio, ou seja controlado catodicamente (Figura 4.1). Avelocidade de corroso resultante baixa ou moderada, igual como a que ocorre

em estruturas de concreto armado situadas a certa profundidade do mar.

CAVALIER; VASSIE (1981), realizando uma srie de medidas de resistividade(mtodo dos quatro eletrodos) em estruturas de pontes na Inglaterra sujeitas aos saisde degelo, perceberam que em concretos com resistividade superior a 12.000ohm.cm a corroso era dificilmente identificada, com resistividade entre 5.000 a12.000 ohm.cm era provvel a identificao da corroso e com resistividade inferior a5.000 ohm.cm a corroso era sempre evidenciada.

Devido ao carter higroscpico dos sais, como por exemplo o NaCl ou CaCl2, osconcretos que os contm em seus poros possuem maior capacidade de reter aumidade no seu interior (Rasheeduzzafar et al., 1985). No mesmo sentido, deve-selevar em considerao que o concreto absorve com maior facilidade a umidade doambiente do que deixa escapar esta mesma quantidade de gua (IccET, 1988).As velocidade de corroso mximas ocorrem em concretos com elevados contedosde umidade , porm no-saturados. Desta forma o oxignio pode chegar livrementeat a armadura e a resistividade suficientemente, baixa para permitir elevadasvelocidades de reao.

(IHLWRGDWHPSHUDWXUD

O aumento da temperatura estimula a mobilidade das molculas, favorecendo seutransporte atravs da microestrutura do concreto Goi et al., 1989). Por outro lado,quando a temperatura diminui, pode ocorrer condensao no concreto, ocasionandoum aumento da umidade do material (Helene, 1983).)RUPDomRGHPDFURFpOXODGHFRUURVmR

As macroclulas de corroso so as pilhas de corroso formadas entre duas reas decarter distinto, onde uma corroda e atua como nodo e a outra mantm-sepassiva e atua como ctodo. Quando essa situao ocorre, o efeito da ao dasmicropilhas se soma a ao da macropilha, aumentando a velocidade de corroso.Essa acelerao da corroso vai depender dos potenciais de corroso do nodo e doctodo e da resistncia hmica entre ambos.

Entre os fatores responsveis pela formao de macroclulas de corroso podemoscitar as heterogeneidades da fase metlica (anisotropia dos gros cristalinos,impurezas na matriz metlica, regies submetidas tenso e deformao elstica,bordes de gros, etc) e heterogeneidades do meio (aerao diferencial,concentraes salinas diferenciadas, pH etc.).No caso das estruturas de concreto armado, LEWIS; COPENHAGEN (1957), citadospor MARIBONA (1991), propuseram cinco tipos de clulas de corroso.DLIHUHQoDGHFRQFHQWUDomRGHVDLVtRQV&O

Em meios marinhos, ou prximos a ele, as pilhas oriundas daconcentrao diferencial de sais so as de maior incidncia nas estruturas.A Figura 2.12 mostra um exemplo tpico onde os ons cloreto penetrampela parte superior de uma estrutura de concreto armado, atingindo inicialmenteas armaduras superiores que, por sua vez, esto conectadas atravs dosestribos s armaduras inferiores. Neste caso as armaduras superiores sofreroprocesso corrosivo, enquanto as inferiores permanecero passivas at que

os ons cloreto no atinjam a profundidade onde esto localizadas.

ELIHUHQoDGHS+

os fatores responsveis pela velocidade e profundidade de carbonatao,comentados no item 2.1, so os responsveis pela formao desse tipo demacroclula de corroso. Concretos com caractersticas distintas permitem quealgumas reas sejam carbonatadas, enquanto outras permanecem com pH elevado.

F3UHVHQoDGHILVVXUDV

Atravs das fissuras agentes agressivos como os ons cloreto ou o CO, podempenetrar e romper a passividade da armadura do concreto. No caso de fissuratransversal armadura, a regio prxima a fissura atuar, como nodo, enquanto queas regies laterais atuaro como ctodo (Figura 2.13.a). No caso de fissuralongitudinal, a regio adjacente armadura atuar como nodo e a regio inferior daarmadura como ctodo (Figura 2.13.b).

G$HUDomRGLIHUHQFLDO

Qualquer fator que leve a uma diminuio localizada de concentrao de oxignio,em relao as demais regies da superfcie da armadura, contribui para a formaode pilhas de aerao diferencial. Nesse caso a reao catdica tende a produzir-senas reas de maior acesso de oxignio, enquanto que a andica instala-se nasregies de menor concentrao de oxignio.

Estruturas com concretos de diferentes qualidades, estruturas enterradas em soloscom diferentes permeabilidades ou mesmo acmulo de produtos de corroso,representam situaes favorveis ao aparecimento deste tipo de macroclula decorroso.No caso de estruturas reparadas, o uso de revestimentos para proteo da armaduraou de argamassas de reparo mais impermeveis do que o concreto antigo, tambmpoderiam favorecer a formao de pilhas de aerao diferencial. LEWIS;COPENHAGEN (1957), citados por MARIBONA (1991), baseados em trabalhos deoutros autores, chegaram a concluso que a ao das macroclulas por aeraodiferencial, em geral, so menos importantes que a ao de outros mecanismos(a,b,c, e).H3LOKDVJDOYkQLFDV

Essas macroclulas so formadas quando as armaduras esto conectadas a outrasestruturas metlicas, ou quando a armadura utilizada foi galvanizada. Nesses casos,o metal mais ativo atuar como nodo em relao ao outro mais nobre. 0 uso derevestimentos do tipo epoxi rico em zinco pode levar a formao destasmacroclulas.

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Aos professores doutores Paulo Helene, principal responsvel pela minha formaode pesquisador, e Carmen Andrade, reconhecida pesquisadora da rea de corrosoda armadura do concreto que dedicou parte do seu tempo para orientar a parteexperimental da minha tese de doutoramento.

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BT/PCC/64 Caracterizao do Agregado Leve Obtido a partir do Lodo de Esgoto da Cidade de Londrina -GILSON MORALES, VAHANAGOPYAN

BT/PCC/65 Uma Abordagem sobre o Estado da Arte da Microssilica - MRCIA FANTINATO DE MORAES,YASUKO TEZUKA

BT/PCC/66 O Fator Humano - A Motivao do Trabalhador da Construo Civil - SRGIO DO RGOBARROS MACHADO, PAULO R- L HELENE.

BT/PCC/67 Ltex Estireno-Butadieno - Aplicao em Concretos de Cimento e Polmero - MARCOSSTORTE, YASUKO TEZUY,A

BT/PCC/68 Estudos para o Desenvolvimento de um Concreto Expansivo - SELMO CHAPIRA KUPERMAN,PRICLES BRASILIENSE FUSCO

BT/PCC/69 Corroso das Armaduras do Concreto: Mecanismos e Controle - ROBERTO FERNANDO DOSSANTOS FARIAS, YASUKOTEZUKA

BT/PCC/70 Estudo para Identificao e Avaliao de Parmetros de Projeto de Bacias Sanitrias de AoSifnica tendo em vista a Reduo do Consumo de gua - ADILSON LOURENO ROCHA,FRANCISCO R- LANDI.

BT/PCC/71 Pintura Base de Cal - KAI LOH UEMOTO, VAHAN AGOPYANBT/PCC/72 Comportamento Flexo de Placas de Argamassa Armada com Fibras de Ao Onduladas -

LARCIO FERREIRA E SILVA, YASUKO TEZUKABT/PCC/73 Verificao de algumas Propriedades de Argamassas com Saibro da Regio de Uberlndia

para Assentamento de Tijolos Cermicos - MARILDA BARRA DE OLIVEIRA, VAHANAGOPYAN

BT/PCC/74 Adaptao de Mtodo de Medida da gua Quimicamente Ligada, para Avaliao daHidratao em Pastas de Cimento Portland - MANUEL VITOR DOS SANTOS, YASUKOTEZUKA

BT/PCC/75 Indicadores de Qualidade dos Servios e Infra-Estrutura Urbana de Saneamento - CARLOSMELLO GARCIAS, NELSON L. R. NUCCI

BT/PCC/76 O Aproveitamento de L de Vidro Residual em Matriz de Gesso - OSVANDO BRAGA JNIOR,FRANCISCO DE ASSIS SOUZA DANTAS

BT/PCC/77 Determinao das Tenses de Origem Trmica para Induo de Juntas de Contrao emBarragens de Concreto Corripactado a Rolo - GEORGE INOUE, YASUKO TEZUKA

BT/PCC/78 Desenvolvimento de Componentes para Edificaes: Blocos Cermicos de Vedao -DBORAH MARTNEZ DE MATTOS, VAHAN AGOPYAN

BT/PCC/79 Patologia por Ao Trmica em Coberturas de Edifcios Habitacionais - ADMIR BASSO,FRANCISCO R. LANDI

BT/PCC/80 A Contratao do Gerenciamento na Construo Civil: Uma Abordagem Sistmica -GILBERTO RICARDO SCHWEDER, JOO R. LIMA JR.

BT/PCC/81 Consideraes sobre algumas Propriedades dos Concretos Celulares Espumosos -FERNANDO JOS TEIXEIRA FILHO, YASUKO TEZUKA

BT/PCC/82 Zoneamento: Qual o seu Poder de Transformar o Espao Urbano? - CLUDIA DE BARROSMARCONDES, GILDA COLLET BRUNA

BT/PCC/83 Comportamento de Argamassas com e sem Microsslica Imersas em cidos Orgnicos -CLAUDIO KERR DO AMARAL,YASUKOTEZUKA

BT/PCC/84 Influncia da Finura e da Porcentagem de Adio de Escria de Alto Forno na Estrutura dasPastas de Cimento Portland de Alto Forno - ANTONIO LUIZ GUERRA GASTALDINI, YASUKOTEZUKA

BT/PCC/85 Argamassas Reforadas com Fibras de Sisal - Comportamento Mecnico Flexo -ARNALDO CARDIM DE CARVALHO FILHO, VAHAN AGOPYAN

BT/PCC/86 Controle da Microestrutura para o Desenvolvimento de Concretos de Alto Desempenho -PAULO JOS MELARAGNO MONTEIRO

BT/PCC/87 Aplicao de Projeto Assistido por Computador ao Projeto de Arquitetura: um Sistema deApoio a Alocao de Espao - MARIO MASAGO ANDREOLI, DANTE FRANCISCOVICTORIO GUELPA

BT/PCC/88 Caracterizao da Zona de Transio entre Fibras e Pasta de Cimento Portland - HOLMERSAVASTANO JR., VAHANAGOPYAN

BT/PCC/89 Contribuio ao Estudo da Viabilidade Tcnica da Utilizao de Basaltos Desagregveis comoAgregado para Concreto Massa - DANILO AGUILLAR FILHO, YASUKO TEZUKA

BT/PCC/90 Habitaes para a Classe Mdia. Escolha de um Mtodo Construtivo Adequado s Condiesdo Interior do Estado de So Paulo. Microrregio de Jahu - ADONIS MAITINO FILHO,SAVRIO ANDREA FELICE ORLANDI

BT/PCC/91 Influncia do Uso de Dispositivos de Admisso de Ar no ComportamentoHidrulico-Pneumtico dos Sistemas Prediais de Coleta de Esgotos Sanitrios de EdifciosResidenciais - VERA MARIA CAETANA FERNANDES, ORESTES GONALVES

BT/PCC/92 Concreto Projetado: 0 Controle do Processo de Projeo - ANTONIO DOMINGUES DEFIGUEIREDO, PAULO HELENE

BT/PCC/93 A Experincia das Operaes Interligadas em So Paulo - VERA LCIA BLAT MIGLIORINI,VIVIANE PALOMBO CONCLIO,ALEX KENYA ABIKO

BT/PCC/94 Implementao da Racionalizao Construtiva na Fase de Projeto - LUIZ SRGIO FRANCO,VAHAN AGOPYAN

BT/PCC/95 BDI nos Preos das Empreitadas - Uma Prtica Fr41 - JOO R. LIMA JR.BT/PCC/96 Proposies para o Ensino do Curso de Engenharia Civil da Escola Politcnica da USP -

IDONE BRINGHENTI, MILTONVARGASBT/PCC/97 Concreto de Alta Resistncia com Cimento Prodand de Alto Forno - FERNANDO LORDELLO

DOS SANTOS SOUZA FRANCISCO DE ASSIS SOUZA DANTASBT/PCC/98 Alvenaria Estrutural no Armada de Blocos de Concreto: Produo de Componentes e

Parmetros de Projeto - JONAS SILVESTRE MEDEIROS, FERNANDO H. SABBATINIBT/PCC/99 Securitizao de Portfolios de Base Imobiliria - JOO R. LIMA JR-BT/PCC/100 A Evoluo Histrica das Instalaes Hidrulicas - FRANCISCO R. LANDIBT/PCC/101 Um Modelo para Avaliao dos Efeitos do Impacto Ambiental no Valor Imobilirio e sua

Aplicao com o Estudo de Caso da Usina de Compostagem de Lixo da Vila Leopoldina -ROBINSON ANTONIO VIEIRA BORBA, WITOLD ZMITROWICZ

BT/PCC/102 A Tomada de Decises Estratgicas no Segmento de Empreendimentos Residenciais: UmaSistemtica de Anlise -CLAUDIO TAVARES DE ALENCAR, JOO R. LIMA JR-

BT/PCC/103 Estudo sobre o Dimensionamento de Sistemas Prediais de Drenagem de guas Pluviais deCoberturas e Pequenas reas Pavimentadas - CLEONICE DEL CONTI, MOACYR EDUARDOALVES DA GRAA

BT/PCC/104 Sistemas da Qualidade na Construo de Edifcios - FLVIO AUGUSTO PICCHI, VAHANAGOPYAN

BT/PCC/105 Anlise de Decises na Incerteza Aplicada ao Planejamento Econmico-Financeiro naConstruo Civil - ROBERTO SARQUIS BERT, JOO R. LIMA JR.

BT/PCC/106 Mtodos de Programao de Empreendimentos: Avaliao e Critrios para Seleo - SRGIOALFREDO ROSA DA SILVA, DANTE FRANCISCO VICTRIO GUELPA

BT/PCC/107 Concreto Projetado com Adio de Microsslica - MARISTELA GOMES DA SILVA, PAULO R.L. HELENE

BT/PCC/108 Estudo de Fissuras em Paredes de Tijolos de Solo-Cimento Destinadas a EdificaesHabitacionais - AURINILCE APARECIDA PORT DO NASCIMENTO, PAULO R. L. HELENE

BT/PCC/109 Durabilidade das Estruturas de Concreto Aparente em Atmosfera Urbana - PAULOFERNANDO A. SILVA, JOO GASPAR DJANIKIAN

BT/PCC/110 Planejamento do Produto no Mercado Habitacional - JOO R LIMA JR.BT/PCC/111 Construo Habitacional por Mutiro. Gerenciamento e Custos - LUIZ REYNALDO DE

AZEVEDO CARDOSO, ALEX KENYA ABIKOBT/PCC/112 Estudo da Habitao Rural e do Uso do Espao Interno-Externo, pelo Pequeno Produtor e

Proprietrio Rual. 0 Caso de Babylnia (So Carlos-SP). Viso do Ponto de VistaScio-Cultural - ANDREA PICCINI, MARIA RUTH AMARALDESAMPAIO

BT/PCC/113 Concreto de Elevado Desempenho: Estudo da Aderncia com a Armadura - VITOR ANTONIODUCATI1, VAHAN AGOPYAN

BT/PCC/114 Resistncia Compresso de Cimentos segundo trs Distintos Mtodos de Ensaio - HUGODA COSTA RODRIGUES FILHO, PAULO R. L. HELENE

BT/PCC/115 Caractersticas do Cimento Portland de Alto-Forno - MARIO WILLIAM ESPER, PAULO R. /HELENE

BT/PCC/116 Revendo Modelos Habitacionais Induzidos pelas Exigncias Legais - RICARDO DE SOUSAMORETI1, WITOLD ZMrIROWICZ

BT/PCC/117 O Processo Diagentico e sua Aplicao na Obteno de Aglomerantes para a ConstruoCivil - CLAUDIO SBRIGHI =0, PAULO R. /HELENE

BT/PCC/118 Concreto Projetado por Via Seca: Metodologia de Dosagem - LUIZ ROBERTO PRUDNCIOJR., PAULO R. L. HELENE

BT/PCC/119 Prognstico de Rudo de Instalaes Prediais Hidrulicas Sanitrias - JOS GERALDOQUERIDO, SYLVIO REYNALDO BISTAFA

BT/PCC/120 Qualidade na Construo Civil. Conceitos e Referenciais - JOO R. LIMA JR.