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 Potencial: Ecorr: mais positivo do que -250 mV e gradiente
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Alta concentração de bolhas de ar, visíveis a
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Desenho esquemático da corrosão no aço-
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potenciostato (Solartron);
3 eletrodos, usando ER de calomelano (ECS);
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Os ensaios de caracterização foram adequados para complementar à avaliação em
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aaraujo@ipt.br
Obrigada pela atenção!!!!
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Resumo
Este artigo apresenta resultados de inspeções em campo e de ensaios de laboratório que apontaram a susceptibilidade à corrosão prematura de armaduras de aço-carbono de paredes de concreto leve moldadas no local. Nas paredes inspecionadas, observaram-se indícios de corrosão da armadura embutida em concreto não carbonatado e em concreto carbonatado (em curto intervalo de tempo). A caracterização dos concretos estudados apontou uma baixa resistência à compressão dos mesmos e uma concentração significativa de vazios (com bolhas de ar próximas e ou comunicantes), inclusive na interface concreto/armadura. Nestas condições, a passivação do aço-carbono pode ser prejudicada e o ingresso de agentes agressivos pode ser facilitado, implicando em uma corrosão prematura, especialmente na região de vazios. Em ensaios experimentais de imersão, pôde-se observar claramente uma maior tendência de corrosão do aço-carbono imerso em soluções simuladoras de água de poros de concretos leves, quando comparado com a de concreto convencional.

Abstract
This article presents the results of field inspections and laboratory testing which have shown the susceptibility of premature corrosion of carbon steel reinforcement walls of air-entrained concrete casting in loco. In the inspected walls, signs of the corrosion of reinforcement embedded were observed in carbonated concrete (in short time) and also in noncarbonated concrete. The characterization of the studied concretes indicated their low load resistance and a significant concentration of voids (with closed and or connected air bubbles) which were also present at concrete/reinforcement interfaces. As a consequence, the passivation of carbon steel may be impaired and the ingress of aggressive agents may be enhanced, resulting in a premature corrosion, especially in void regions. In experimental immersion tests, a major corrosion tendency of carbon steel immersed in simulated pore water solutions of air-entrained concretes than of an ordinary concrete has been clearly observed.

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Intercorr2014 303 Corrosão de armadura de estruturas de concreto leve com ar incorporado

  1. 1. Corrosão de armadura de estruturas de concreto leve com ar incorporado Adriana de Araujo; Zehbour Panossian, Mírian Cruxên B. de Oliveira, David R. das Neves Filho, Alberto D. Siqueira Junior Mestre,
  2. 2. Recentemente no Brasil, o concreto com ar incorporado tem sido usado em paredes estruturais de conjuntos habitacionais (Projeto Minha Casa Minha Vida) Uma das maiores Unidades, 18 mil unidades
  3. 3. OBS.: ACI concrete terminology: o aditivo incorporador de ar causa o desenvolvimento de bolhas de ar que melhoram a trabalhabilidade do concreto e aumentam a sua resistência ao congelamento. Concreto: Nas paredes estruturais dos conjuntos habitacionais, o aditivo é usado para melhorar o conforto acústico e, principalmente, o conforto térmico. Armadura: tela e treliças de aço-carbono sem revestimento. Atualmente aço-carbono revestido (zincado) Estocagem a céu aberto
  4. 4. • Atmosfera urbana; • Edificadas por diferentes construtores (menos de 3 anos). Exame visual (concreto e armadura) Medida do potencial de corrosão e resistividade elétrica Espessura efetiva do concreto de cobrimento Perfil de penetração de cloretos Frente de carbonatação Casas de diferentes conjuntos foram inspecionadas, em Ensaios realizados durante a inspeção das estruturas das unidades:
  5. 5. Teor de cloretos insignificante Porosidade SegregaçãoVariação do concreto de cobrimento Resumo dos resultados das inspeções: Frente de carbonatação elevada (Em alguns casos, atingindo a armadura) Manchas indicativas de corrosão da armadura (Em alguns caso com acúmulo de produtos de corrosão) As manchas estavam presentes em concreto íntegro e carbonatado!
  6. 6. Áreas dispersas Arame Corrosão de armadura embutida em concreto íntegro: Manchas indicativas de corrosão foram visualizadas em áreas dispersas da superfície do aço, algumas vezes somente em região de arame de amarração e de sobreposição de barras.
  7. 7.  Potencial: Ecorr: mais positivo do que -250 mV e gradiente menor do que 200 mV; GONZÁLEZ et al. (2004): a baixa umidificação do concreto pode prejudicar a medida da potencial de corrosão. Os resultados dessa medida são mais representativos quando a resistividade do concreto é baixa (<20 kΩ.cm). ASTM C876 (2009): critério foi estabelecido em concreto contaminado com íons cloreto. LIVECON (D3.1) (2003): a avaliação do gradiente de potencial de corrosão é mais adequado para avaliar a corrosão do que o valor absoluto, sendo que gradiente ≥ 200 mV (in 1 m) indica locais de possível processo corrosivo. GONZÁLZ et al. (1979): considerando a equação de Nernst, os valores de potencial de corrosão indicativos de corrosão em concreto com pH reduzido (carbonatação) estão entre -250 mV a -300 mV em vez do valor padronizado -350 mV . ELSENER et al. (1990): a medida de potencial de corrosão na Os resultados obtidos não estavam em de acordo com os obtidos na inspeção visual da armadura, em que era clara a despassivação da armadura. O diâmetro reduzido das barras de armadura embutida em elevada profundidade em concreto que apresentava alta concentração de bolhas de ar foi considerada a causa de prejuízos às obtenção de leituras representativas  Resistividade: a sua maioria maior do que 50 KΩ·cm
  8. 8. Alta concentração de bolhas de ar, visíveis a olho desarmado Soylev, T.A.; Francois, R. (2003): a porosidade e a variação da densidade do concreto pode propiciar a corrosão prematura da armadura devido à ausência da proteção física e química da camada de compostos de cimento hidratado. Jingak, N. et al (2005): a corrosão inicia-se, preferencialmente, em vazios presentes a longo da interfase concreto/aço-carbono. Glass, G.K. et al (2000): a ausência de CA(HO2) em vazios de ar incorporado é o fator desencadear de processo de corrosão no local, na presença de íons cloreto. Page, C. L. (1975): locais de maior heterogeneidade na zona de transição concreto/aço-carbono pode influenciar o processo de corrosão na presença de agentes agressivos. Lambert et al (1991): defeitos na interfase quebram a integridade da camada de produtos de cimento hidratado. Interface concreto/aço Matriz do concreto As bolhas de ar prejudicam a formação de filme passivante e limita a presença de compostos alcalinos na superfície do aço. Isso prejudica a passivação e/ou a manutenção deste estado, podendo assim um processo corrosivo prematura ser estabelecido!
  9. 9. Desenho esquemático da corrosão generalizada no aço-carbono exposto ao vazio, tendo-se avanço da frente de carbonatação na região
  10. 10. Desenho esquemático da corrosão no aço- carbono em fresta formada no perímetro do vazio – corrosão por aeração diferencial
  11. 11. O presente estudo teve o objetivo de complementar os resultados em campo:  caracterização do concreto com ar incorporado;  avaliação do comportamento do aço-carbono com e sem revestimento emerso em solução de representativa de poros de concreto com ar incorporado e concreto tradicional.
  12. 12. Determinação da resistência à compressão e MAV e cálculo da concentração e do diâmetro das bolhas de ar incorporadas nos concretos AC1 e AC2 - análise petrográfica (ASTM C856) e análise microscópica (MEV). Ensaio eletroquímico de avaliação do comportamento do aço-carbono sem e com revestimento (zincado) em solução de água de poros dos concretos AC1 e AC2 e de concreto convencional (OC3). 2 concretos de ar incorporado - AC1 e AC2 Metodologia
  13. 13. 2 diferentes condições: • jateada (BS), • Zincada e cromatizada (GS). Fio de cobre Pintura epóxi nas extremidades Anel plástico ao centro da área exposta do aço- carbono 3.6 mm): 1 barra com anel e 3 barras livres Arranjo experimental Metodologia
  14. 14. potenciostato (Solartron); 3 eletrodos, usando ER de calomelano (ECS); equação de Stern-Geary; compensação de IR drop; Após 1 dia e 10 dias de imersão nas soluções (AC1e AC2 e OC) foi determinado o potencial de corrosão (Ecorr) e determinada automaticamente a taxa instantânea de corrosão (icorr). Ao final foi feito exame visual da superfície do metal.
  15. 15. Materiais AC1 AC2 Quant. Características Quant. Características Fornecido Água 185 l a/C 0.66 185 l a/C 0.71 Aditivo 0.5 l Sabão de breu, 0.18 % em relação à massa de cimento 0.5 l Sabão de breu, 0.19 % em relação à massa de cimento Agregados finos 943 kg - 839 kg - Agregados graúdos 725 kg - 796 kg - Cimento 280 kg CP IV 32 260 kg CP II E 40 Fibra 0.3 kg Fibra de polipropileno 0.2 kg Fibra de polipropileno Determinado Resistência a compressão 6.5 MPa 6.2 MPa Volume de poros 37.5 % 36.8 % Densidade 1730 kg/m³ 1650 kg/m³ Absorção de água 22.7 % 22.4 % A análise da especificação dos concretos e de suas características apontaram a sua baixa qualidade, não atendendo critérios estabelecidos na normalização brasileira e as usualmente verificadas para concreto convencional. A baixa qualidade dos concretos com ar incorporado justifica o baixo o desempenho verificado em campo!
  16. 16.  Alta presença de bolhas de ar com variação significativa de tamanho e distribuição;  Proximidade entre bolhas, algumas comunicantes;  Tendência de concentração de bolhas no entorno de agregados, para o AC2. Concreto convencional - OCAC2AC1 A baixa qualidade dos concretos com ar incorporado foi confirmada pela análise da microestrutura do concreto! 20 % 35 % Ø 40 to 60 µm 10 % Concentração de bolhas - 18 % Concentração de bolhas - 4.5 %Concentração de bolhas - 17 % OCAR1 AR 2 Ø 120 to 140 µm Concentração em relação ao volume total de bolhas Díâmetrodasbolhas
  17. 17. AC1 AC2
  18. 18. Em ambas as soluções o pH era similar e a concentração de íons cloreto não era significativa. Solução Calcio (Ca2+) Inorganic compounds (mg/l) pH Temperature (oC) Choreto (Cl-) Sulfato (SO4 2-) Initial Final Initial Final PSAC1 0.21 ± 0.01 4.5 ± 0.2 12.0 ± 1.0 12.4 11.7 23 23 PSAC2 0.11 ± 0.01 6.7 ± 0.4 5.9 ± 0.2 12.2 11.7 22 19 PSOC 0.25 ± 0.01 2.4 ± 0,2 25.7 ± 0.6 12.2 11.7 21 21 A análise microscópica (MEV) da superfície do aço-carbono mostrou a presença de irregularidade da camada do revestimento de zinco e a presença de bolhas.
  19. 19. aaaaaaaaaaaaa Barrasjateadas PSAC1, PSAC2 e PSOC A maioria dos valores de Ecorr permaneceu mais positivo do que -300 mV, com exceção de BS2 e BS4 na solução AC2 ASTMC876(2009) PSAC1 icorr ≤ 0.15 µA/cm2 PSAC2 icorr ≤ 0.10 µA/cm2 PSOC icorr ≤ 0.11 µA/cm2 PSAC1 icorr ≤ 0.11 µA/cm2 PSAC2 icorr ≤ 0.24 µA/cm2 PSOC icorr ≤ 0.25 µA/cm2 BS2 BS4 101 BS2 29 µA/cm2
  20. 20. Todas as barras apresentaram pontos de corrosão sob a pintura e sob o anel. PSAC1 PSAC2 BS2 e BS4 apresentaram corrosão na área livre de ensaio (como foi indicado pelos valores de Ecorr ) BS1 e BS3 apresentaram corrosão sob pintura. BS2 BS4 BS2 Ecorr max.: -498 mVSCE BS4 Ecorr max.: -329 mVSCE BS4BS2 BS2 Ecorr max.: -282 mVSCE BS4 Ecorr max.: -211 mVSCE PSOC Somente BS4 apresentou corrosão (sob pintura e anel) BS4 Ecorr max.: -202 mVSCE BS4
  21. 21. aaaaaaaaaaaaa Os valores de Ecorr foram os mais negativos indicando processo de passivação no meio Os valores de Ecorr permaneceram mais positivos do que -600 mV PSAC1 icorr ≤ 1.4 µA/cm2 PSAC2 icorr ≤ 0.8 µA/cm2 PSAC1 Icorr ≤ 3.7 µA/cm2 PSAC2 icorr ≤ 2.1 µA/cm2 PSOC icorr ≤ 0.3 µA/cm2 101 PSAC1 e PSAC2 Os valores de Ecorr apresentaram tendência de queda (processo de despassivação) PSOC Barras zincadas
  22. 22. aaaaaaaaaaaaa -1200 -1100 -1000 -900 -800 -700 -600 -500 -400 -300 -200 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Tempo (dias) PSAC1 PSAC2 PSOC3 1 dia – corrosão localizada (pontos pretos e bolhas na superfície) e a tendência de sua despassivação nas soluções de concreto com ar incorporado (PSAC1 e PSAC2). Foi confirmada a tendência de passivação do revestimento em concreto convencional (PSOC). 16 days 2 h PSAC2PSAC1 PSAC2PSAC1 PSOC PSOC 1 dia – corrosão localizada (pontos pretos e bolhas na superfície) pH ~ 12.2 pH ~ 11.5 1o dias – acumulo de produtos de corrosão de cor branca) A análise microscópica mostrou a formação de cristais na superfície das barras zincadas imersas na solução de concreto convencional (PSOC), os quais são indicativos de sua passivação.
  23. 23. Este trabalho mostra que a passivação e a corrosão de armaduras de aço-carbono são fenômenos bastante complexos em meio heterogêneo como o concreto, podendo haver diferenças significativas de comportamento de armaduras em concreto leve com ar incorporado em relação às usualmente verificadas para o concreto convencional. Com base nos resultados obtidos e na experiência das autores, conclui-se que é importante a condução de estudos detalhados das propriedades do concreto leve e de seu desempenho e, também, do uso de revestimento de zinco. Dentre os resultados obtidos, destaca-se o exame visual de armaduras recém- expostas de paredes estruturais de concreto leve. Esse exame evidenciou claramente a corrosão prematura da armadura. Indícios de corrosão foram detectados em armadura embutida em concreto carbonatado e, também, em concreto íntegro. No concreto íntegro, manchas indicativas de corrosão foram visualizadas em regiões de sobreposição dos fios da tela da armadura e de fixação de amarrações e, muitas vezes, em regiões aleatórias ao longo da superfície da armadura. CONCLUSÕES
  24. 24. Os ensaios de caracterização foram adequados para complementar à avaliação em campo. Os concretos de ar incorporado apresentaram resistência à compressão bem inferior ao mínimo exigido para o concreto convencional. Além disto, constatou-se uma elevada presença de bolhas de ar, inclusive na interface armadura/concreto. Tais características foram consideradas decorrentes da elevada incorporação de ar no concreto e da alta relação a/c. A alta porosidade dos concretos leves estudados, associada ao uso de armaduras previamente corroídas, justifica os indícios de corrosão constatados na sua superfície. Os locais de falha (nos vazios) de seu contato com a pasta de cimento são propícios à corrosão prematura. A corrosão em regiões de concentração de vazios pode ser desencadeada pela formação de células oclusas e pelo ingresso facilitado no local de agentes agressivos e do oxigênio. CONCLUSÕES
  25. 25. aaraujo@ipt.br Obrigada pela atenção!!!!

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