Protection techniques against corrosion for concrete structures are required when there is concern about the possibility of corrosion of steel reinforcement. Among the techniques available as corrosion protection techniques, cathodic protection is outstanding for both preventing premature corrosion as well as reducing an ongoing corrosion process. Abroad, the cathodic protection technique has been applied to several types of concrete structures, especially those subject to corrosion attack by chloride ions. In Brazil, this technique is hardly used regarding concrete structures which is partially due to the lack of knowledge of cathodic protection techniques and the lack of commercially available systems for application for concrete structures (reinforced or pre-stressed). The objective of this paper is to present the principle of cathodic protection both for new concrete structures as well as for those in the process of steel reinforcement corrosion. Cathodic protection methods with impressed current and with sacrificial anodes are discussed. A case study with the use of impressed current cathodic protection is also presented. A adoção de técnicas de proteção às estruturas do concreto é recomendada quando há preocupação com a corrosão das armaduras de aço-carbono. Dentre as principais técnicas, destaque-se a proteção catódica que pode tanto evitar a corrosão prematura como diminuir um processo corrosivo em curso. No exterior, a técnica de proteção catódica tem sido aplicada em vários tipos de estruturas de concreto, especialmente nas sujeitas à corrosão pelo ataque de íons cloreto. No Brasil, essa técnica é pouco usada em estruturas de concreto, o que decorre, em parte, do desconhecimento sobre o seu princípio de funcionamento e da ausência de sistemas disponíveis para aplicação ao concreto (armado ou protendido). O objetivo deste trabalho é apresentar o princípio da proteção catódica para estruturas com armaduras de aço-carbono novas ou já em processo de corrosão. Os métodos de proteção catódica por corrente impressa e por anodo de sacrifício são discutidos. Um caso prático com uso de proteção catódica por corrente impressa, também, é apresentado.

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Aproteção catódica tem como objeti-
vo o controle da corrosão de metais
ou da prevenção de sua ocorrência pre-
matura. Em estruturas metálicas ou de
concreto a proteção catódica é conside-
radaaúnicatécnicaquepodegarantire/
ou estender a sua vida útil. Embora seja
adequada para estruturas de concreto
expostas a condições ambientais adver-
sas, a técnica vem sendo especialmente
aplicada em estruturas atmosféricas ex-
postasaoataquedeíonscloreto.
O ataque por íons cloreto e a corrosão
do aço carbono
O ataque por íons cloretos é consi-
derado uma das causas principais da
corrosão das armaduras; no Brasil a
sua ocorrência está relacionada, essen-
cialmente, à exposição das estruturas
ao ambiente marinho, enquanto no
exterior, tem-se, ainda, a exposição ao
sal de degelo.
A característica do ambiente mari-
nho é a exposição das estruturas à
névoasalinapresentenasuaatmosfera.
Adicionalmente, tem-se a exposição à
variação de maré, as ondas do mar e
seus respingos, o que ocorre em estru-
turasoffshore(nomar),comopontese
píeres.ANBR6118(ABNT,2003)clas-
sifica o ambiente marinho como de
forte agressividade,sendo que,na con-
dição de exposição aos respingos, a
agressividade passa a ser muito forte, o
que representa um risco elevado de de-
terioração das estruturas.
Embora os íons cloreto não alterem
significativamente o pH da água de
poros, estes interagem com o filme pas-
sivantedoaço,danificando-olocalmen-
teeexpondooaçoaomeio(Nace01102,
Proteção catódica de estruturas
de concreto em ambiente marinho
Adriana de Araújo
Mestre, Laboratório de Corrosão e
Proteção do IPT (Instituto de Pesquisas
Tecnológicas) aaraujo@ipt.br
Zehbour Panossian
Doutora, Laboratório de Corrosão e
Proteção do IPT (Instituto de Pesquisas
Tecnológicas) zep@ipt.br
2003).Emconsequência,háaformação,
ou seja,nucleação,de pequenas crateras
(pites) no aço, as quais caracterizam o
início de sua corrosão. Esses pites au-
mentam em número e tamanho e aca-
bamgeneralizandoacorrosão.
Na prática,o trecho mais externo da
armaduraéoprimeiroasofrercorrosão.
Nesse caso, estabelece-se uma macrocé-
luladecorrosão.Issopodeserobservado
na figura 1, que apresenta as principais
reações, considerando o aço carbono
embutido em concreto com pH elevado
(meio alcalino), que é a condição mais
provável quando do ataque por cloretos
emestruturasmarinhas.
A proteção das estruturas de concreto
no Brasil
No Brasil, não é usual a aplicação
da técnica de proteção catódica em
ambiente agressivo, no entanto, tem-
se como grande obra de referência o
Cristo Redentor, na cidade do Rio de
Janeiro.Normalmente,no País,é usual
a adoção em obras novas de critérios
rígidos de projeto (como maior espes-
sura de cobrimento e um concreto de
melhor qualidade) e,no caso de estru-
turas deterioradas, técnicas tradicio-
nais de recuperação. No entanto, tais
práticas nem sempre são a garantia da
vida útil requerida, sendo questioná-
vel a sua eficiência em ambientes de
severa agressividade, comum em am-
biente marinho.
Nesse ambiente e outros em que há
preocupação constante com a corro-
são, a estratégia mais adequada seria
adotar, além dos critérios descritos,
técnicas adicionais de proteção contra
a corrosão, como a proteção catódica.
EssavisãovaiaoencontrodaNBR6118
(ABNT, 2003) que recomenda a ado-
ção de medidas de proteção e de con-
servação das estruturas em condições
adversas de exposição.
A técnica de proteção catódica
O princípio da técnica é a redução
do potencial da interface aço/concreto
para valores mais negativos do que seu
potencial natural de corrosão (Ecorr).
Isso é feito pela imposição de uma cor-
rente contínua que pode ser fornecida
por uma fonte externa de alimentação
(proteção por corrente impressa), ou
por um metal de potencial mais negati-
vo (proteção por ânodo de sacrifício).
Classicamente, a proteção catódica
leva o potencial do aço ao domínio de
sua imunidade. Em estruturas de con-
creto, este conceito pode ser aplicado
somente para aquelas em condição
submersa. Em estruturas atmosféricas,
o conceito é diferenciado, sendo este
bastante dependente do estado da ar-
madura (estado ativo ou estado passi-
vo). Para entender tal fato considere o
diagrama de Pourbaix,figura 2.
Para o pH usual de um concreto ín-
tegro (em torno de 13), o aço mantém-
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2. 71
se no estado passivo, o que é devido à
comentadapresençadofilmepassivante
que é composto de Fe3O4 e/ou Fe2O3
(identificadosnafigura2).Noentanto,o
estado de imunidade do aço à corrosão
sóégarantidoquandoopotencialdain-
terface aço/concreto é levado a valores
abaixo do seu potencial de equilíbrio
(pontoverdenafigura2).Talestadoestá
abaixo do equilíbrio do hidrogênio
(pontovermelhoinferiornafigura2).
Nessa condição (potencial em
torno de -0,9 VEH, na figura 2), há o fa-
vorecimentodareduçãodohidrogênio
(2H+
+ 2e-
→ H2),além da do oxigênio
(O2 + 2H2O + 4e-
→ 4OH-
) que ocorre
em potenciais característicos do aço
carbono embutido no concreto (Ecorr
na figura 2).Essas reações determinam
a evolução do gás hidrogênio e a gera-
ção de íons hidroxila que aumentam a
alcalinidade do concreto.
Ao longo do tempo da aplicação de
potenciais muito negativos, há um ex-
pressivo aumento da comentada alcali-
nidade,oquepoderesultarnadegrada-
ção do concreto, caso este contenha
agregados reativos. Além disso, é espe-
rado um aumento do avanço da evolu-
ção do gás hidrogênio, o que pode pre-
judicar a aderência aço/concreto e cau-
sar trincamento dos aços de alta resis-
tência usados em concreto protendido.
Não sendo ideal a aplicação de po-
tenciais muito negativos,o conceito que
se aplica em estruturas atmosféricas,di-
fere-sedatécnicaproteçãocatódicaclás-
sica. O conceito que se aplica pode ser
entendidopormeiodacompreensãodo
mecanismo da ocorrência da comenta-
da corrosão por pite. Isto porque, na
proteção catódica, o controle da corro-
são é feito pela repassivação do pite ou
peladiminuiçãodasuaevolução.
Cita-se que a corrosão por pite
ocorre em potenciais característicos,
denominadosdepotenciaisdepite(Ep),
enquanto a repassivação do pite ocorre
Cátodo
O2 + 2H2O + 4e- 4OH-
OH-
OH-
OH-
Cl-
Cl-
Cl-
H+
H+
Ânodo
3Fe + 4H2O Fe3O4 + 8H++ 8e-
2Fe3O4 + H2O 3Fe2O3 + 2H++ 2e-
e-
e-
e-
e-
Barra mais
interna
Barra mais externa
O2
O2
O2 + 2H2O + 4e- 4OH-
Ecorr
Potencial(mVeletrododehidrogênio)
Fe3O4+ 8H++ 8e- 3Fe2 + 4H2O
HFeO2
-
1.600
1.200
800
400
0
-400
-800
-1.200
-1.600
0 2 4 6 8
pH
10 12 14
2H + 2e H2
a
b
Fe2+
Fe2+ 2e- Fe
Fe3O4
Fe2O3
Fe
Domínio da imunidade
Zona D – Risco de perda de aderência concreto/armadura
Eprot
Ep
Zona A – Pites podem começar a se propagar
Zona C – Pites não podem se iniciar nem propagar
Zona D – Risco de danificação por hidrogênio
Zona B – Pites não podem se iniciar, mas
os pites já existentes podem se propagar
141
-59
-259
-459
-659
-859
-1059
-1259
0 0,5 1,0 1,5 2,0
Potencial(mVEcsc)
Teor de cloretos (% massa de cimento)
por aplicação de potenciais mais nega-
tivos,denominados de proteção de pite
(Eprot). Ambos são dependentes de vá-
rios fatores,como o teor de cloretos e o
pHdoconcretonaregiãodaarmadura.
Quanto maior o teor de cloretos, ou
quantomenoropH,maisnegativossão
os valores dos potenciais Ep e Eprot.
A influência do teor de cloretos em
concreto com pH elevado pode ser ob-
servada na figura 3 elaborada por Pe-
deferri (1996).Nessa,são apresentados
limites(divisãoemzonas)quesãouma
referência de valores de potencial de
Figura 1 – Representação da corrosão
no concreto por ataque de íons cloreto
Figura 2 – Diagrama de Pourbaix para o equilíbrio potencial/pH do aço
carbono em água (25o
C, 1Atm)
Figura 3 – Potencial de pite e de proteção em função do teor de cloreto no concreto
alcalino

3. 72 Téchne 164 | novembro de 2010
a r t i go
proteção a serem aplicados, sem ocor-
rer danos à estrutura. Com base nessa
figura pode-se concluir que:
n estruturas novas ou contaminadas
por cloretos, mas sem corrosão: o con-
cretoestáalcalinoeaarmadurapassiva,
sem pites.Nessas condições,a proteção
catódica tem por objetivo manter o po-
tencial abaixo do potencial Ep (zona B
da figura 3). Desse modo, quando a
contaminação do cloreto atingir níveis
críticos, o metal permanecerá passivo
semnucleaçãodepites.Oobjetivoneste
caso é de prevenção da corrosão;
n estrutura com corrosão induzida
por cloretos: o concreto está alcalino e
a armadura despassivada, com pites.
Nessas condições, a proteção tem por
objetivo abaixar o potencial para valo-
res inferiores ao do potencial Eprot.
Assim,os pites formados serão repassi-
vadosenãohaveráformaçãodeoutros.
Em concreto protendido, a armadura
deve ser mantida na zona C da figura 3.
Em concreto armado,o potencial pode
ser mantido nas zonas C e D.Para a di-
minuiçãodataxadecorrosão,aplicam-
se valores para manter a armadura na
parte inferior da zona B.
Na prática, não é necessário o co-
nhecimentodeEp eEprot paraaaplicação
de proteção catódica. Existem critérios
empíricos largamente aceitos, dentre os
quais cita-se o critério de aplicação de
uma corrente de proteção suficiente
para abaixar o potencial real natural da
interface aço/concreto em 100 mV. Esse
valor é válido para estruturas atmosféri-
casemqueháindíciosdecorrosão.
Afigura4elaboradaporRaupache
Bruns (2002) ilustra a aplicação desse
critério, que consiste da aplicação de
uma corrente de proteção em que a ar-
madura assume um valor de potencial
mais negativo, denominado Potencial
on. Com a posterior desativação desta
corrente, temporária, há uma queda
brusca do potencial (IR) que é atribuí-
do à interferência da resistência do
meio (queda ôhmica) no potencial. O
valor do potencial após essa queda é
denominado Potencial off. Em segui-
da, o potencial tende a assumir, assin-
tomaticamente, um valor constante,
denominado Potencial de Corrosão
Natural Final. A diferença entre este
valor e o Potencial off deve ser maior
que 100 mV. Caso isso não ocorra,
maiores valores de corrente devem ser
impostos até a sua obtenção.
Técnica de proteção catódica por
corrente impressa
Na técnica de proteção catódica
por corrente impressa, a corrente de
proteção é fornecida por imposição de
tensõeselétricasgeradasporumafonte
externa de alimentação. Para tanto,
normalmente, é usado um retificador,
sendo o seu polo positivo conectado a
um ânodo e, seu polo negativo, conec-
tado à armadura.O ânodo é um mate-
rial condutivo que tem a função de
distribuir a corrente na estrutura.
Segundo a Nace RP0290 (2007), os
ânodos mais adequados são: revesti-
mento cimentício condutor, pintura
condutora, revestimento metalizado e
outros materiais condutivos na forma
de malhas, fitas de malhas, fios e son-
das. Dentre esses, destacam-se a malha
e a pintura condutiva como sendo os
mais tradicionais no exterior.A malha,
normalmente de titânio revestido com
óxidos de metais nobres, é fixada na
superfície das peças e recoberta com
argamassa cimentícia de baixa resisti-
vidade elétrica. A pintura condutiva,
normalmente uma tinta orgânica per-
meável com adição de partículas de
carbono, é aplicada diretamente sobre
a superfície do concreto.
Na figura 5, constam as principais
reações que podem ocorrer noânodoe
no cátodo (armadura), quando da
aplicação da corrente impressa. Se o
ânodo não participa das reações
(ânodo inerte), como titânio e platina,
a única reação que ocorre é a oxidação
da água. Se o ânodo participa das rea-
ções (ânodo consumível), como o
zinco, a única reação que ocorre é a de
sua oxidação (Zn + 2H2O → Zn(OH)2
+ 2H+
+ 2e-
). Quanto ao cátodo, neste
ocorre a redução do oxigênio e, caso o
aço seja levado ao domínio da imuni-
dade, ocorre também a sua redução
(Fe3O4 + 8H+
+ 8e-
→ 3Fe + 4H2O) e a
do hidrogênio.
Potencial (mV)
Potencial on
CP on CP off
24 h
IR
Potencial
de corrosão
natural final
Potencial off
Tempo
Ecorr
>100mV
Fe2O3 e H+ Fe3O4 e H2O
Redução de óxido férrico
H+ H2
Evolução de hidrogênio
Fonte de
alimentação
O2 e H2O OH-
Redução de oxigênio
H2O e H+
Evolução de oxigênio
OH+ Cl-
CO3
2- SO3
2-
Ca2+ Na2+
K+ ZN2+ H+
Zn Zn (OH)2
Zn [Zn (OH)4]2-
Oxidação de zinco
e-e-
i i
Ânodo
Cátodo
Figura 4 – Curva típica de decaimento
de potencial após o desligamento da
corrente de proteção
Figura 5 – Representação esquemática da técnica de proteção por corrente impressa
artigo_catodica.indd 72 4/11/2010 14:55:46

4. 73
LEIA MAIS
ACI 222.3R – Design and
Construction Practices to Mitigate
Corrosion of Reinforcement in
Concrete Structures.ACI (American
Concrete Institute), 2003.
EN 12696 – Cathodic Protection
of Steel in Concrete. European
Standard, 2000.
Nace 01105 – Sacrificial Cathodic
Protection of Reinforcing
Elements – A state-of-the-art
report. Nace (NationalAssociation of
Corrosion Engineers), 2005.
Nace 01102 – Impressed Current
Cathodic Protection of
Reinforcing Steel in
Atmospherically Exposed
Concrete Structures. Nace, 2002.
Nace RP0209 – A State-of-the-art
Report – Criteria for cathodic
protection of prestressed
concrete structures. Nace, 2007.
NBR 6118 – Projetos de Estruturas
de Concreto – Procedimentos.
ABNT (Associação Brasileira de
NormasTécnicas), 2003.
Cathodic Protection and Cathodic
Prevention. P. Pedeferri.
Construction and Building Materials,
v.10, n.5, 1996.
Effectiveness of a zinc-hydrogel
anode for sacrificial cathodic
protection of reinforced concrete
structures. M. Raupach; M. Bruns.
Ministry of Science andTechnology,
2002 (15th International Corrosion
Congress).
Técnica de proteção catódica por
ânodo de sacrifício (proteção
galvânica)
Na técnica de proteção catódica
por ânodo de sacrifício, a corrente elé-
trica é resultado da diferença natural
de potencial entre dois metais distin-
tos, sendo um deles o aço carbono da
armadura (cátodo) e, o outro, um
metalmenosnobre(ânodo).Dentreos
metais mais adotados como ânodo ci-
tam-se zinco, alumínio ou magnésio e
ligas metálicas desses metais (ACI
222.3R,2003).
Além da diferença de potencial, a
técnica exige que o meio apresente
uma condutividade elétrica constan-
te, para que as reações entre ânodo e
catodo sempre ocorram. No concre-
to, normalmente tais condições só
são verificadas quando este está ex-
Concreto original
Contato
elétrico com
armadura
Material
de reparo
Malha
de zinco
Chapa
de fibra
posto a uma umidificação periódica.
Caso isso não ocorra, a resistividade
será variável, podendo, em períodos
de sua elevação, haver uma queda da
corrente. Isso pode comprometer a
proteção da armadura.
No Brasil, em estruturas deteriora-
das, cita-se o uso de um sistema com-
posto de uma pastilha de zinco puro
envolvidaporumaargamassaconduti-
va. No exterior, além desse sistema,
destaca-se o composto por uma malha
de zinco fixada a uma placa de vidro.A
figura 6 ilustra esse sistema, denomi-
nadojaqueta.Esseéusualnarecompo-
siçãodeestacas,sendoamalhadezinco
(ânodo) conectada a sua armadura.
Quando da aplicação do material ci-
mentício de reparo, a placa de vidro é
utilizada como fôrma de concretagem.
Quanto a estruturas novas (arma-
duras passivadas), destaca-se como
sistema de proteção, a aplicação de
uma fina folha de zinco laminado na
superfície do concreto, conforme
ilustra a figura 7. Em um dos lados da
folha há um adesivo hidrofílico que é
um promotor de retenção de umida-
de no concreto junto a sua interface
com o ânodo. Esse adesivo ainda tem
a função de ser um sumidouro dos
íons de zinco, retardando a precipita-
ção de óxidos insolúveis da sua oxida-
ção (Zn + 2H2O → Zn(OH)2 + 2H+
+
2e-
), os quais podem aumentar a re-
sistividade elétrica do concreto. Se-
gundo a publicação Nace 01105
(2005), há muitos casos bem-sucedi-
dos de instalações desse sistema, po-
dendo ser aplicado em estações de
tratamento, torres de resfriamento,
além de estruturas marinhas.
Outro sistema, tanto para estrutu-
ras novas como deterioradas,é a meta-
lizaçãodasuperfíciedoconcreto,oque
é feito pela aspersão de uma fina cama-
da de zinco puro ou de sua liga com
alumínio e índio.Conforme a publica-
ção Nace 01105 (2005), em alguns
casos, também é adotado um promo-
tor de retenção de umidade, como o
hidrofílico citado.
Agradecimento
André Guilherme Barrios Vieira
(elaboração dos desenhos).
Figura 6 – Representação da técnica de
proteção galvânica por jaqueta
Figura 7 – Representação da técnica de
proteção galvânica por revestimento
zinco-hidrogel
Chapa de zinco
Zn2+
4OH-
4e-
4e-
O2 + H2O
Contato
elétrico
Concreto
hidrogel (sumidouro de Zn2+
)