Estudo de corrosão em estruturas de concreto

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Apresentação de técnicas de proteção das estruturas de concreto contra corrosão e de seu monitoramento.
Adriana de Araujo

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Estudo de corrosão em estruturas de concreto

  1. 1. Estudo de corrosão em estruturas de concreto Adriana de Araujo Laboratório de Corrosão e Proteção REUNIÃO DO GRUPO DE GESTÃO E CONTROLE DA CORROSÃO DO E&P PETROBRAS - EDITA Rio de Janeiro Rio de Janeiro, 27/28 de novembro de 2013
  2. 2. CONTEÚDO  A corrosão nas estruturas de concreto  Principais fatores desencadeadores da corrosão:  degradação do concreto por processo físico-mecânico;  degradação do concreto por processo físico-químico.  Principais técnicas de proteção das estruturas:  tratamento superficial do concreto;  revestimento da armadura ou uso de aços especiais;  Inibidores de corrosão; Exemplos e estudo de casos  proteção catódica.  Monitoramento das estruturas:  sensores de embutimento no concreto de cobrimento da armadura.
  3. 3. Nas estruturas de concreto, a corrosão é uma ameaça silenciosa! ...geralmente é detectada somente com o aparecimento de anomalias na superfície do concreto! Os principais fatores desencadeadores da corrosão, seriam a falta de manutenções periódicas e a não adoção de técnicas adequadas de avaliação e de proteção contra corrosão.
  4. 4. Elevado do Joá – RJ Manutenção somente após um grande período sem intervenções com a estrutura já em estado crítico de deterioração! Custo estimado de R$ 70 milhões! "O viaduto está sob ataque de corrosão generalizada. Mesmo com os reparos que estão sendo feitos, vai haver necessidade de intervenção no futuro" Eduardo Batista, professor da Coppe/UFRJ (04/2013) Ponte dos remédios - SP Após 14 anos sem manutenção, a Ponte dos Remédios é interditada em 2011 após o desabamento de parte de sua estrutura no Rio Tietê!... Em 1997 uma rachadura também resultou na interdição da ponte e...muitos transtornos na cidade.
  5. 5. Dentre as manifestações patológicas que mais atingem as estruturas de concreto, pesquisadores apontam que no mínimo 30 % delas estão relacionadas com a corrosão das armaduras! Em ambientes de forte agressividade, é ainda maior! MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS NAS ESTRUTURAS DE RECIFE: 4% detalhes construtivos 14 % problemas estruturais 15 % causas não identificadas 9% outras manifestações 58 % corrosão de armaduras (ANDRADE; DAL MOLIN, 1997)
  6. 6. Estima-se que 3 % do PIB do Brasil é consumido pela corrosão! US$ 15 bilhões anuais! (abraco.org.br) Adotando-se práticas adequadas para o controle da corrosão, podem ser economizados cerca de 30 % deste valor! US$ 5 bilhões! No caso das estruturas de concreto, os custos econômicos associados a sua recuperação são também bastante significativos! Como referência, cita-se que em cinco anos (2006 a 2011) foram gastos cerca de R$ 120 milhões em serviços de reparos, manutenção e reforço estrutural de somente 27 obras de arte da cidade de SP. (metalica.com.br)
  7. 7. CONTEÚDO  Principais fatores desencadeadores da corrosão:  degradação do concreto por processo físico-mecânico;  degradação do concreto por processo físico-químico.  Técnicas de proteção das estruturas:  tratamento superficial do concreto;  revestimento da armadura ou aços especiais;  Inibidores de corrosão;  proteção catódica.  Monitoramento das estruturas:  sensores de embutimento no concreto de cobrimento da armadura.
  8. 8. A corrosão é resultante da degradação do concreto de cobrimento.... Degradação do concreto por processo físico - mecânico Desagregação abrasão erosão AGENTES: gases, líquidos e partículas cavitação Fissuração mudanças de volume (retração e mov. higrotérmica), cargas estruturais (flexão, torção e cisalhamento) AGENTES: variações térmicas e de umidade sobrecarga e vibrações
  9. 9. Independente da origem, abertura e quantidade, a fissura facilita o ingresso, no concreto de cobrimento da armadura, de agentes desencadeadores da corrosão! Corrosão severa: formação de uma macrocélula de corrosão na área do concreto fissurado
  10. 10. Fissuração Desagregação
  11. 11. Concreto degradação por processo físico - químico Carbonatação reações com componentes da pasta de cimento Redução do pH Lixiviação ação extrativa de componentes da pasta de cimento e dos agregados eflorescência AGENTES: aumento da porosidade Disgregação reações envolvendo formação de produtos expansivos diminuição da resistência diminuição da resistência perda da integridade dióxido de carbono (CO2) Líquidos (águas moles e ácidas) AGENTES: sulfatos (SO42-) Reação álcali-agregados
  12. 12. Carbonatação: A portlandita (com contribuição dos álcalis dissolvidos na água dos poros), confere uma elevada alcalinidade ao concreto (pH ≥ 12). Nesta condição, há a formação de um filme protetor de óxidos na superfície das armaduras (resistente e aderente), que impede o desencadeamento da corrosão (armaduras passivadas). A penetração do CO2 nos poros e capilares do concreto desencadeia uma reação química com compostos do cimento, reduzindo o pH do meio (frente de carbonatação). Como consequência... há dissolução do filme protetor da armadura (corrosão).
  13. 13. Carbonatação: filme protetor Hidróxido de H2O cálcio Ca(OH)2 + CO2 Carbonato de cálcio CaCO3 + H2O
  14. 14. LIXIVIAÇÃO LIXIVIAÇÃO EFLORESCÊNCIA
  15. 15. EFLORESCÊNCIA LIXIVIAÇÃO EFLORESCÊNCIA
  16. 16. Com a despassivação da armadura, um processo corrosivo pode ser estabelecido, sendo visualizadas as seguintes anomalias: Corrosão Mancha de oxidação: lixiviação dos produtos de corrosão Disgregação: fissuração e desplacamento Exposição da armadura (perda da seção e da aderência) AGENTES AGRESSIVOS: CO2 (frente de carbonatação) íons cloreto (Cl-) dissolução do filme protetor Quebra localizada do filme protetor
  17. 17. ÍONS CLORETO (Cl-) Mesmo em concreto com pH da ordem de 12, os íons danificam localmente a camada passivamente (filme protetor), ocasionando corrosão. Teor crítico de cloreto para início da corrosão (ABNT NBR 12655, 2006): • concreto armado: 0,15 %, • concreto protendido: 0,05 % Todos os fatores que favorecem o ingresso de água, favorecem também o ingresso do cloreto. Presença: ambiente marinho e industrial, aditivos e sal de degelo.
  18. 18. EVOLUÇÃO DA CORROSÃO Y Y A) Penetração de agentes B) Fissuração devida às forç agressivos por difusão, de expansão dos produtos d A) Penetração de agentes B) Fissuração devida às forças absorção ou permeabilidade corrosão agressivos por difusão, absorção ou permeabilidade de expansão dos produtos de corrosão C) Lascamento do concreto e D) Lascamento acentuado C) Lascamento do concreto acentuada Lascamento acentuado D) corrosão e e redução significativa da corrosão acentuada e redução significativa da de armadura seção seção de armadura Volume dos produtos de corrosão
  19. 19. MANCHAS DE CORROSÃO ARMADURA EXPOSTA E COM PERDA DE SEÇÃO CORROSÃO SEVERA
  20. 20. CORROSÃO EM ÁREA FISSURADA CORROSÃO EM ÁREA FISSURADA
  21. 21. DISGREGAÇÃO COM ARMAÇÃO E CABOS DE PROTENSÃO EXPOSTOS C/ CORROSÃO
  22. 22. CONTEÚDO  Técnicas de proteção das estruturas:  tratamento superficial do concreto;  revestimento da armadura ou aços especiais;  Inibidores de corrosão;  proteção catódica.  Monitoramento das estruturas:  sensores de embutimento no concreto de cobrimento da armadura.
  23. 23. O Brasil é um país tropical com uma vasta faixa litorânea: muitas edificações estão sujeitas a ambientes agressivos. É comum a realização de manutenção inadequada (especificação, execução e fiscalização) e a ocorrência de acidentes e sobrecargas que resultam no aparecimento de patologias prematuras! A presença de patologias eleva o ingresso de agentes agressivos no concreto, acelerando a degradação da estrutura e elevando os custos de sua manutenção. Com o avanço da degradação, há diminuição da vida útil* e comprometimento da integridade da estrutura! Vida útil é o período de tempo no qual a estrutura é capaz de desempenhar as funções, sem a necessidades de intervenções não previstas (CEB/FIP, 1990). Durabilidade é a capacidade do concreto de manter-se em condições plenas e de resistir às influências ambientais previstas em projetos (NBR 6118, 2003).
  24. 24. Por que garantir e aumentar a durabilidade? Altos custos de investimento na construção e de mobilização de equipe. Grande impacto social e ambiental (na construção e na demolição). Importância da preservação da aparência da estrutura para a imagem da cidade/empresa. Responsabilidade técnica permanente dos construtores e proprietários. MANUTENÇÃO USO QUALIDADE DO CONCRETO EXECUTADO MEIO AMBIENTE CIRCUNDANTE DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS
  25. 25. Durabilidade e literatura VAYBURD e EMMONS (2000): em ambiente agressivo, um processo de degradação pode ocorrer em um curto intervalo de tempo, sendo que, na presença de cloretos, a estratégia é adotar concreto de qualidade e adicionar proteção. DHIR et al. (1991): a especificação do concreto não é um guia da provável durabilidade da estrutura. Somente as suas características (fck, % C, a/c) não garantem uma adequada durabilidade em ambiente contaminado com cloreto. SANDBERG (1996): a corrosão por cloretos é o problema mais comum de durabilidade associada com o moderno concreto de qualidade exposto ao ambiente marinho. ACI 222.3R (2003): estruturas marinhas, como píeres, são vulneráveis à corrosão. Por causa deste risco, outras proteções podem ser requeridas. Destaca-se que.... a garantia da qualidade do concreto é dependente de diversos fatores: projeto, execução, cura, transporte e manutenção.
  26. 26. Técnicas de proteção e recuperação das estruturas Classe 1 Tratamento da superfície do concreto Impedir ingresso dos agentes que determinam ou aceleram a corrosão: adequado para concretos não contaminados ou pouco contaminados. Para concretos contaminados, estende a vida por alguns anos: NACE RP 0390 Classe 2 Proteção catódica Reparo (retirada do concreto danificado e reconstrução) Realcalinização ou extração de cloretos Alterar o meio junto às armaduras
  27. 27. Técnicas de proteção e recuperação das estruturas NACE RP 0187 Seleção de materiais: o uso de aços mais resistentes, como os aços inoxidáveis. Tratamento do concreto: substituição do concreto deteriorado/contaminado por outro com características melhores (a/c, espessura de cobrimento, propriedades), uso de inibidores de corrosão, realcalinização e extração de cloretos do concreto e/ou tratar a superfície. Tratamento do aço: aplicar revestimento orgânico ou metálico. Técnicas eletroquímica: proteção catódica (corrente impressa ou anodos de sacrifício), realcalinização e extração de cloretos.
  28. 28. REVESTIMENTO SUPERFICIAL DO CONCRETO uma das maneiras mais práticas e econômicas de garantir e/ou aumentar a durabilidade das estruturas de concreto. Estruturas íntegras (preventiva): minimizar o ingresso de agentes agressivos e da água. Princípio 1 (PI) da EN 1504-9 Estruturas deterioradas (conservação): controlar o ingresso da água, aumento da resistividade. Princípios 2 (MC) e 8 (IR) da EN 1504-9 .....além disto, os revestimentos devem ser duráveis e compatíveis com as condições de serviço (NACE SP0187)
  29. 29. Dentre os produtos, destacam-se (ISO 1504-2): Impregnação hidrofóbica Restringe a penetração da água líquida, permitindo a liberação de seus vapores. Não forma filme. Impregnação Restringe a penetração da água (< porosidade) e aumenta dureza superficial. Forma filme não uniforme. Revestimentos Restringe a penetração de água, cloretos e gases. Forma filme uniforme. O atendimento a essas exigências deve ser verificado por meio da avaliação das propriedades do revestimento, específicas para cada caso.
  30. 30. Critérios da ISO1504-2: Propriedades Aplicação e valores limites Impregnantes hidrofóbicos (H) e não hidrofóbicos (I) e Revestimento por pintura (P) Permeabilidade à água líquida, absorção capilar (W) Permeabilidade ao vapor de água (SD,) Permeabilidade ao dióxido de carbono (SD,) I e P: Classe I: SD < 5 mm, Classe II: ≤ 5 mm SD ≤ 50 mm e Classe III: SD > 50 mm (EN ISO 7783- 1 e 2) Envelhecimento artificial (em câmara de intemperismo) P: ausência de bolhas, fissuração e delaminação após 2000 horas de exposição (EN 1062-11) Aderência ao substrato úmido (resistência a tração, pull off) P: ausência de bolhas, fissuração e delaminação após carga e resistência ao arrancamento: ≥ 0,8 N/mm2 (elástico) e ≥ 1,0 N/mm2 (rígidos) (EN 13578) H, I e P: W  0,1 kg.m-2. h-0,5 (EN 1062-3) P: SD > 50 m (EN 1062-6)
  31. 31. Mercado brasileiro Não há normalização nacional e nem laboratórios que realizem os ensaios correntemente, adaptando critérios existentes ao padrão brasileiro Poucos boletins técnicos de produtos informam o atendimento a critérios de desempenho contra a corrosão Necessidade de estudo de avalição de produtos e proposição de procedimentos de ensaios/normalização e estudos de desenvolvimento de produtos com uso de novas tecnologias (ex. autolimpante)! REVESTIMENTO SUPERFICIAL DO CONCRETO
  32. 32. Estudo de caso O LCP tem uma série de estudos de revestimento orgânicos para substrato metálico, no entanto, para concreto os estudos ainda são restritos. Isso devido ao desconhecimento no mercado da necessidade da aplicação de critérios rígidos de seleção dos produtos. Avaliação do desempenho de um verniz acrílico e um verniz poliuretano antipichação como revestimentos de proteção superficial do concreto contra a ação deletéria do dióxido de carbono e de íons cloreto. Ensaios LCP: Caracterização; Potencial de corrosão; Resistência de polarização; e Taxa de corrosão.
  33. 33. Estudo de caso Base de tanques Píer Novo Píer Velho
  34. 34. Edifício Garagem na Faria Lima - SP Banco Viaduto do Chá - SP
  35. 35. CONTEÚDO  Técnicas de proteção das estruturas:  revestimento da armadura ou aços especiais;  Inibidores de corrosão;  proteção catódica.  Monitoramento das estruturas:  sensores de embutimento no concreto de cobrimento da armadura.
  36. 36. A proteção superficial é feita por pintura epoxídica da armadura ou por zincagem, ou ainda, as duas em sistema dúplex. A epoxídica é uma pintura eletrostática que atua como barreira de proteção ao ingresso da H2O, Cl- , O2 (NACE SP0187). ASTM A775: • Defeito < 1 % da área a cada 0,3 m • Permite reparo com tinta epoxídica • Espessura: 175 µm a 300 µm (Ø ≤10 mm) e, 175 µm a 400 µm (até Ø ≤ 58 mm).
  37. 37. Woodrow Wilson - Virgínea Holden Beach Bridge – Calolina do Norte No LCP, há somente um estudo de revisão bibliográfica (2004).
  38. 38. A zincagem do aço é feita por imersão a quente. O zinco atua como proteção galvânica do aço. A sua taxa de consumo é em função da estrutura da camada, como também, do teor de íons cloreto e do pH do concreto. ASTM A A767: • defeito < 1 % da área a cada 0,3 m; • permite reparo dos defeitos com tintas ricas em zinco; • cromatização recomendada. Classe I Classe II Ø =10 mm 915 g/m2 130 µm Ø ≥13 mm 1070 g/m2 150 µm Ø ≥10 mm 610 g/m2 85 µm
  39. 39. o zinco é anfótero: – meio muito alcalino – meio muito ácido pH 9 a 12,5 Barreira protetora Concreto com > Tcrít Cl- Cl- Ataque severo Adequado para concreto carbonatado Há restrições! Adequado para concreto com Cl- e VFe -corr = (4 a 5) x VZn -corr Bolhas de hidrogênio na interface Zn/concreto novo: ataque pronunciado do zinco e formação de hidroxizincita de caráter protetor. Consumo de ~10 µm de Zn Zn + 2H20  Zn(OH)2 + H2 2Zn(OH)2 + 2H20 + Ca(OH)2  Ca(Zn(OH3)2.2H20
  40. 40. Caleta Lo Rojas, Coronel Central Colbún - Puerto de Coronel Piscicultura Los Fiordos - Agrosuper
  41. 41. Estudo de caso Estudo em conjuntos habitacionais: inspeções em campo e ensaios em laboratório para avaliação da passivação e da taxa de corrosão do aço-carbono zincado em água de poro de concreto convencional e com ar incorporado. Exame visual Ensaios: Potencial de corrosão Resistência de polarização e taxa de corrosão
  42. 42. Revestimento por eletrodeposição (processo também conhecido como eletrogalvanização)
  43. 43. Passivação Revestimento por imersão a quente PSAC2 Processo de despassivação icorr ≤ 0.8 µA/cm2 PSAC2 AC1 icorr ≤ 2.1 µA/cm2 icorr ≤ 1.4 µA/cm2 PSAC1 Icorr ≤ 3.7 µA/cm2 Passivação Corrosão PSOC PSOC icorr ≤ 0.3 µA/cm2 Ecorr > -600 mV (ECS) 1 10 pH ~ 11.5 pH ~ 12.2 AC1 AC2 OC AC1 AC2 OC
  44. 44. Estudo de caso Uma das primeiras referências de obra
  45. 45. O aço inoxidável tem resistência elevada à corrosão, sendo utilizado no exterior em estruturas que requerem vida útil ≥ 100 anos. A utilização de aços inoxidáveis, especialmente do Lean dúplex (baixos teores de níquel e molibdênio) vem crescendo gradualmente em obras públicas e privadas de grande porte e outras de valor histórico e de elevada responsabilidade técnica. O seu uso limita-se às armaduras superficiais e às armaduras de regiões críticas, podendo ser associado ao projeto de estruturas mais esbeltas (menor espessura de concreto de cobrimento da armadura). BS 6744
  46. 46. Píer Progreso, Yucatán (austenítico AISI 304) Tanque nuclear - França Haynes Slough, Oregon (inoxidável dúplex UNS S32205)
  47. 47. Mercado brasileiro FBE/aço inoxidável: não há mercado desenvolvido no Brasil, embora Gerdau produza armaduras com FBE nos USA. Zinco: revestimento adotada no exterior e, recentemente, introduzido no Brasil. O revestimento do aço é obtido por processo de imersão a quente e, também, por eletrodeposição. Ambos os processos seguem padrão de revestimentos de aço para exposição atmosférica. Não há normalização nacional e nem laboratórios que realizem os ensaios de desempenho correntemente. As informações disponíveis de desempenho são de estudos no exterior. Há necessidade urgente de estudos do desempenho de armaduras zincadas, considerado a composição química do vergalhões e do cimentos brasileiros e as condições climáticas do nosso país. REVESTIMENTO DA ARMADURA e AÇO INOXIDÁVEL
  48. 48. Revestimento Item Zincagem Galvanização Pintura Aço inox Aderência ao aço-carbono JJJJ JJJ _ Aderência ao concreto JJJJ JJJ JJJ Resistência à corrosão JJJ JJJ JJJJ Resistência química JJJ JJ JJJJ Resistência à abrasão JJJJ JJ JJJJ Resistência ao impacto JJJ JJJ JJJJ JJ JJJ JJJJ JJJJ JJJ JJJJ Resistência à carbonatação JJJ JJJ JJJJ Proteção catódica JJJ JJ _ JJJJ JJJJ _ JJ JJJ JJJJ Baixo Regular Elevado Resistência aos íons cloreto Resistência aos raios ultravioleta e a umidade Proteção por barreira J Inexistente/Muito Pouca
  49. 49. Revestimento Item Zincagem Galvanização Pintura Aço inox LLL LL L LLL L LL Dificuldade de manuseio na obra (dobrar, transportar e armazenar) LL LLLL L Geração de falhas no manuseio LL LLLL _ Necessidade de correção de falhas após fabricação LLL LLLL _ Necessidade de correção de falhas após instalação na obra LL LLL _ Diminuição de desempenho em função de falhas remanescentes LL LLL _ Custo adicional ao de fabricação do aço LL LL LLL LLL LLLL LLLL LL LLL LLLL L LL _ LL L _ LL LLL LLLL Baixa Regular Elevada Reação química c/ o cimento Alterações no projeto estrutural convencional Custo adicional ao do aço-carbono Elevação do custo adicional ao da obra convencional Necessidade de pré-tratamento do aço para receber o revestimento Necessidade de tratamento após revestimento L Inexistente/Muito Pouca
  50. 50. Estudo de caso Avaliação de diferentes tipos de aços inoxidáveis com enfoque na influência do molibdênio na resistência à corrosão por pite em concreto contaminado com íons cloreto e carbonatado. Ensaios Exame visual Potencial de corrosão Levantamento das curvas de polarização
  51. 51. A ocorrência de corrosão preferencial nas frestas formadas entre a resina e as pastilhas dos aços inoxidáveis e no fio de cobre impossibilitou a sua avaliação quanto à resistência à corrosão por pite. A avaliação da corrosão em fresta possibilitou verificar uma tendência de maior resistência à corrosão dos aços com adição de Mo. Esta tendência era maior para os aços dúplex com 3 % de Mo, em relação aos austeníticos e aos ferríticos. Aços inoxidáveis austenítico Aços inoxidáveis ferríticos
  52. 52. CONTEÚDO  Técnicas de proteção das estruturas:  Inibidores de corrosão;  proteção catódica.  Monitoramento das estruturas:  sensores de embutimento no concreto de cobrimento da armadura.
  53. 53. Inibidores são substâncias que se adicionadas ao concreto diminuem a velocidade de corrosão sem causar grandes modificações ao mesmo.  INIBIDORES NA SUPERFÍCIE DO CONCRETO: Usado na forma líquida aplicada sobre a superfície do concreto endurecido. Atravessa a camada de cobrimento por difusão líquida e gasosa. • mono-flúor fosfato de sódio; • aminas, amino-álcool ou amino-carboxilato; • Silano organo-funcional base flúor.  INIBIDORES NA MASSA DE CONCRETO OU ARGAMASSA DE REPARO: Adicionados, na forma líquida ou em pó, no concreto ou na argamassa. • nitrito de cálcio; • benzoato de sódio e cromatos • aminas, amino-álcool ou amino-carboxilato.
  54. 54. Mercado brasileiro Não há normalização nacional e nem laboratórios que realizem os ensaios de desempenho correntemente. A maioria das informações disponíveis de desempenho são de estudos no exterior. Há carência de estudos amplos do desempenho de inibidores, especialmente dos de novas tecnologias (ex. aplicados na superfície do concreto) INIBIDORES
  55. 55. Estudo de caso Silano organo-funcional Associa o hidrofugante com amina. silano:  ligação química que evita a lixiviação de inibidor;  restringe o ingresso de água contaminada com íons cloreto. SP348 – KM 062+695 N
  56. 56. Velocidade de difusão de inibidores (VCI) no concreto Estudo de caso Solução saturada de Ca(OH)2 Inibidor Determinação do perfil de penetração do inibido Graute condutivo e concreto padrão • • CorroLogic 690 (Cortec) Zerust Zerion C-711 (Zerust) Amônia Determinação da presença amônia (eletrodo Orion 95-12)
  57. 57. CONTEÚDO  Técnicas de proteção das estruturas:  proteção catódica.  Monitoramento das estruturas:  sensores de embutimento no concreto de cobrimento da armadura.
  58. 58. PROTEÇÃO CATÓDICA É reconhecida como a técnica que melhor pode proteger, a longo prazo, as estruturas de concreto contra a corrosão. Princípio: estabelecer um fluxo de corrente que torna o aço-carbono catodicamente protegido. Corrente impressa: o fluxo de corrente de proteção é fornecido por uma fonte externa permanente de energia elétrica (retificador). Neste sistema, adotam-se anodos inertes (na superfície do concreto), como tinta ou revestimento cimentício com carbono, revestimento metálico, malhas e fitas de titânio revestido (metal nobre). Anodo de sacrifício: o fluxo de corrente de proteção é fornecido por anodos consumíveis (na massa ou na superfície do concreto). Neste sistema, adotam-se anodos consumíveis, como revestimento, chapa, malha e pastilhas de zinco.
  59. 59. Classicamente, a proteção catódica leva o potencial da interface aço/meio ao domínio de imunidade do ferro/água do ou a um potencial muito próximo a este domínio. Em estruturas de concreto, este conceito pode ser aplicado somente as estruturas submersas ou enterradas 2H+ + 2e- H2 Diagrama de Pourbaix do ferro/água Em estruturas atmosféricas, o conceito é diferenciado...
  60. 60. Em estruturas atmosféricas, aplica-se o critério de 100 mV de decaimento! Curva típica de decaimento de potencial após o desligamento da corrente de proteção
  61. 61. Há um grande impacto das reações anódicas e catódicas no concreto! Alcalinização Acidificação
  62. 62. CORRENTE IMPRESSA
  63. 63. CORRENTE IMPRESSA FITAS ZINCO
  64. 64. ZINCO TERMO-SPRAY FIBRA DE VIDRO e ZINCO
  65. 65. Argamassa especial alta condutividade iônica (porosa). Fios para a conexão elétrica Pastilha de zinco GALVASHIELD XP Postergar o aparecimentos de regiões anódicas em estruturas submetidas ao ataque de cloretos.
  66. 66. Compatibilidade eletroquímica: a armadura fica embutida parte no material de reparo e parte no concreto antigo o que pode gerar o surgimento de uma pilha de corrosão
  67. 67. Estudo de caso
  68. 68. CONTEÚDO  Monitoramento das estruturas:  sensores de embutimento no concreto de cobrimento da armadura.
  69. 69. O monitoramento das estruturas de concreto possibilita que o risco de corrosão das armaduras seja estimado ao longo dos anos de sua utilização. Sabendo-se o risco, medidas de prevenção da ocorrência da corrosão ou de seu controle podem ser definidas corretamente. Vantagens do uso de sensores: • permitem o melhor conhecimento dos mecanismos de deterioração; • Obtenção de modelos matemáticos bastante seguros para a previsão de vida útil da estrutura; • otimização e melhor planejamento das intervenções de inspeção e de reparo da estrutura; • avaliação de diferentes cenários, por exemplo, mudança do sistema de tratamento superficial, troca de material ou interrupção da proteção catódica.
  70. 70. A maioria dos sensores disponíveis no mercado internacional fundamenta-se no monitoramento da variação da corrente galvânica entre barras de aço-carbono (anodo) e uma barra de metal mais nobre (catodo) embutidas no concreto. Sensor galvânico tipo escada barras de aço-carbono - ANODO embutidas em diferentes profundidades do concreto de cobrimento da armadura Obras novas! Barras de metal nobre - CATODO Terminal de medição, instalado na superfície do concreto Barra de metal nobre - CATODO embutida próximo das barras de açocarbono
  71. 71. Penetração de agentes agressivos no concreto de cobrimento da armadura Avaliação do risco de corrosão conforme ocorre a despassivação gradativa das barras do aço-carbono (anodo) CO2 O2 ClH2O Superfície do concreto Catodo Armadura Anodo (barras de aço-carbono do sensor)
  72. 72. Monitoramento do perfil de umidade do concreto de cobrimento da armadura Obras Anéis de açoinoxidável Anéis de vedação Resistividade entre 2 aneis adjacentes novas! Concreto de cobrimento da armadura Sensor de umidade Avaliação do risco de corrosão pela variação do Perfil de umidade eletrodo de temperatura (embutido) Perfil de umidade elevado, menor deve ser o ingresso de gases e maior deve ser o ingresso de íons cloreto no concreto Perfil de umidade muito elevado ou baixo, menor deve ser a taxa de corrosão
  73. 73. Eletrodo de referência ER (Mn/MnO2) Contra eletrodo - CE barra de aço inoxidável Eletrodo de trabalho armadura Sensor Técnica de resistência de polarização - 3 eletrodos Superfície do concreto Monitoramento do risco de corrosão pela avaliação da taxa instantânea de corrosão da armadura Guard-rings (p/ confinamento da corrente) Concreto Contato elétrico c/ armadura terminal de aquisição e armazenamento dos dados
  74. 74. Mercado brasileiro Os sensores são pouco conhecidos e utilizados. Esse fato está relacionado com a restrição de tecnologia nacional e de pessoal qualificado. Isso abre um novo campo de investigação muito promissor! Acredita-se que há um mercado crescente, tendo-se no futuro próximo cada vez mais sensores de melhor relação custo/benefício, o que facilitará a monitoração permanente das estruturas de concreto. MONITORAMENTO
  75. 75. Leia mais: Proteção catódica de estruturas de concreto = Cathodic protection for concrete structures. Revista IBRACON de Estruturas e Materiais- RIEM, v. 6, n. 2, p. 178-193, apr., 2013 Carbonated and chloride contaminated concrete structure: the role of molybdenum in corrosion of stainless steel reinforcement. Corrosão e Protecção de Materiais, v. 32, n. 1, p.42-49, 2013. 8p Monitoramento da corrosão em estruturas de concreto: sensor galvânico. Téchne, v.21, Ed.194, p.62-66, maio, 2013. 5p. Monitoramento da corrosão em estruturas de concreto: sensor de umidade, de taxa de corrosão e de fibra óptica. Téchne, v.21, Ed.195, p.62-65, jun., 2013. 4p. Monitoramento da corrosão em estruturas de concreto com uso de sensores. In: CONFERÊNCIA SOBRE TECNOLOGIA DE EQUIPAMENTOS, 12., 2013, Porto de Galinhas. Anais... 15p. (Artigo 338). Resistividade elétrica do concreto. Téchne, v.21, Ed.200, p.62-65, nov., 2013. 5p.
  76. 76. Leia mais: Behavior of carbon steel in simulated concrete pore solutions of air-entrained and conventional concrete. In: EUROPEAN CORROSION CONGRESS, 2012. (resumo 1176). The effect of molybdenum on the corrosion performance of stainless steel in chloride-contaminated and carbonated concrete. In: EUROPEAN CORROSION CONGRESS, 2012, Istambul., 2012. 17p (Artigo 1177). Estudos da influência do molibdênio na resistência à corrosão de aços inoxidáveis ferríticos, austeníticos e dúplex em solução simulada de água de poro e em concreto. INTERCORR 2012, 32, 2012. (artigo 093). Galvanização e pintura epoxídica de armaduras de estruturas de concreto como proteção adicional contra a sua corrosão. In CONFERÊNCIA SOBRE TECNOLOGIA DE EQUIPAMENTOS, COTEQ, 11, 2011, Extensão da vida útil das estruturas de concreto armado com uso de armaduras zincadas. Téchne, v.19, n.170, p.72-76, maio, 2011. 5p. Proteção de estruturas de concreto. congresso brasileiro do concreto, CBC2010, 52, 2010, Fortaleza. Anais... Fortaleza: IBRACON, 2010. 16 p. (Artigo 0257)
  77. 77. contatos: Neusvaldo Lira de Almeida nesval@ipt.br

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