O documento descreve um estudo sobre a proteção catódica de estruturas de concreto armado antes e após o estabelecimento do processo de corrosão. A metodologia envolveu a aplicação de proteção catódica em amostras com e sem corrosão ativa induzida, monitorando o potencial e densidade de corrente. Os resultados mostraram que a proteção foi mais efetiva em amostras inicialmente passivas, requerindo menor densidade de corrente. Amostras ativas exigiram maiores densidades de corrente e nem sempre atender

1. PROTEÇÃO CATÓDICA DE ESTRUTURA DE
CONCRETO ARMADO ANTES E APÓS O
ESTABELECIMENTO DE PROCESSO
CORROSIVO
Adriana de Araujo Juliana L. Cardoso José L. S. Ribeiro
Marcos V. S. Braga Thales G. Rosa Zehbour Panossian

2. Agenda
• Introdução
• Metodologia
• Resultados
• Conclusão

3. Imagem
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Introdução: Corrosão na estruturas do concreto
A corrosão é uma das principais causas da
deterioração das estruturas de concreto.
Usualmente, é desencadeada pela ação dos
agentes:
• CO2: redução do pH do concreto até 7,5,
desestabilizando o filme passivo do aço-carbono
(corrosão generalizada). Esse fenômeno é
denominado de carbonatação;
• íons Cl-: originários principalmente de atmosfera
marinha. A presença de íons cloreto pode induzir à
quebra localizada do filme passivo do aço-carbono,
com formação de pites (corrosão localizada).

4. • Substituir o material
Imagem
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Imagem
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Introdução: Medidas de proteção contra a corrosão
• Modificar o meio • Interpor uma barreira
Aço-carbono
Zn
Fe-Zn
Aço inoxidável
Aço ao cromo de baixo carbono
Fibra de vidro em matriz
polimérica
Revestimento orgânico
Revestimento metálico
Adição na mistura fresca ou
impregnação da superfície
com inibidor de corrosão

5. • Aplicar um potencial externo (proteção catódica): usual em
estruturas expostas à atmosfera marinha, em que a presença de cloreto
diminui a resistividade elétrica do concreto à passagem de corrente
elétrica (iônica).
CORRENTE GALVÂNICA
CORRENTE IMPRESSA
malha de titânio ativado
revestido com óxidos de metais
nobre (Ti/MMO)

6. CORRENTE IMPRESSA + -
anodo
Argamassa/concreto
armadura
2H2O+O2+4e-4OH-
Corrente
+-
• Anodo (inerte) – Ti/MMO
(oxidação da água):
2H2O  4H+ + O2 + 4e-
• anodos consumíveis:
Zn  Zn2+ + 2e-
Zn2+ + H2O  Zn(OH)2 + 2H+ +4e-
• Catodo – armadura
(redução do oxigênio):
2H2O + O2 + 4e-  4OH-
Imposição de tensões elétricas geradas
por uma fonte externa de alimentação

7. Existem vários critérios de proteção, o mais usual é o critério de 100 mV
• repassivação de pites já nucleados: armaduras com corrosão induzida por
cloretos;
• diminuição da taxa de corrosão generalizada: armaduras com corrosão
generalizada induzida por carbonatação ou por cloretos;
• prevenção catódica: armaduras em estado passivo que o concreto de seu
cobrimento pode ser contaminado com cloretos ou está contaminado com teor
abaixo do limite crítico.
Usual adotar Potencial
off 4 h com potencial
natural!

8. • Baseado nas normas ASTM A955:2018b e
ASTM G109: 2013
• Bloco prismático de 400 x 150 x 150 mm
• Fissura artificial de 3 x 260 x 15 mm de
profundidade
Fita anodo inerte
B1
B2
B3
ER 1
ER 2
B2/B3
curto-
circuitadas
• Três barras (Ø 10 x 500 mm)
• Duas fitas de Ti/MMO como anodo inerte
• Dois fios de Ti/MMO como eletrodo de
pseudoreferência: ER1 e ER2
Cimento
CP V ARI RS
(kg/m³)
Metacaulim
(kg/m³)
Areia de
Quartzo
(kg/m³)
Areia
Artificial
(kg/m³)
Brita 0
(kg/m³)
Água (L/m³)
Aditivo –
Super Glenium
35.000
(kg/m³)
420 30 225 439 924 225 2,7
Metodologia: corpo de prova

9. 8 CPs - Aplicação do PCCI antes
o estabelecimento do processo
de corrosão de B1
4 CPs – referência (sem PCCI)
8 CPs - Aplicação do PCCI após o
estabelecimento do processo de
corrosão de B1
4 CPs – referência (sem PCCI)
Metodologia: número de corpos de prova (CPs)
Objetivo: simular a operação
de sistema PC em obras novas
somente quando da
verificação de corrosão em
curso: concreto contaminado e
armadura em estado ativo.
Objetivo: a operação de
sistema PC em obras novas
logo após a construção:
concreto não contaminado e
armadura em estado passivo.

10. Reservatório fixado sobre a fissura para armazenamento
das soluções:
• Ca(OH)2 - Ciclo 1 ao 8
• NaCl 15 % - Ciclo 9 ao 18 para corrosão
• NaCl 3 % - Ciclo 19 ao 29 monitoramento do sistema PC
• Ciclo de duração de 28 dias:
• Período de contaminação de 2 semanas
• Período de secagem de 2 semanas
Metodologia: soluções e ciclo

11. • Eletrodo de referência externo – EPCP3 (Ag|AgCl|KCl 3 mol/L)
• Eletrodo de pseudoreferência interno - ER1 e ER2 (MMO)
Ligação com a fonte de
alimentação
Potenciômetros de ajuste
Saídas para barras e
anodos
Potencial on e off (3 s e 4 h) Densidade de corrente de
proteção
Dispositivo elétrico
Metodologia: monitoramento
EPCP3
ER1
Anodo
ER2

12. PCCI após o estabelecimento da corrosão:
B1 - Potencial off 4 h (potencial natural)
Eletrodo de referência externo (EPCP3)
Ca(OH)2 NaCl 15 % PC - NaCl 3 %
Estado ativo de corrosão
Ciclo 18. Corrosão
Ciclo 28: Corrosão
Ciclo 20 ao 28. manutenção de
valores muito eletronegativos
Atendimento ao critério de 100 mV
com exceção de NPI-05.
NPI-01 e NPI-07
Ciclo 18. Estado passivo
Ciclo 28: Corrosão incipiente (estado ativo)
Ciclo 20 ao 28. rápida despolarização
Atendimento ao critério de 100 mV
Etapa do estabelecimento
do processo de corrosão Operação sistema PC

13. PCCI após o estabelecimento da corrosão:
B1 - Potencial off 4 h (potencial natural)
Eletrodo de referência interno (ER1)
-1000
-900
-800
-700
-600
-500
-400
-300
-200
-100
0
100
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28
Potencial(mV,ER1)
Ciclo
NPI-1
NPI-2
NPI-3
NPI-4
NPI-5
NPI-6
NPI-7
NPI-8
NPI-9
NPI-10
NPI-11
NPI-12
NaCl 15 % PC - NaCl 3 %
CP
EPCP3
(mV)
ER1
(mV)
Diferença
NPI-01 -171 -293 122
NPI-07 -141 -180 39
CP
EPCP3
(mV)
ER1
(mV)
Diferença
NPI-09 -341 -356 15
NPI-12 -345 -376 31
CP
EPCP3
(mV)
ER1
(mV)
Diferença
NPI-03 -716 -552 164
NPI-05 -982 -921 61
As diferença de valores era esperada em razão do
tempo decorrido entre as leituras com eletrodo de
referência externo e interno e por ER1 ser
pseudoreferência!

14. PC - NaCl 3 %
PCCI após o estabelecimento da corrosão:
B1 – Módulo da diferença de potencial off 3 s e off 4 h - Critério de 100 mV
Corrosão
PI-05: 83 mV
Corrosão incipiente:
NPI-01: 581 mV
NPI-07: 469 mV
Corrosão:
NPI-02: 209 mV
NPI-03: 283 mV
NPI-04: 143 mV
NPI-08: 334 mV

15. PCCI após o estabelecimento da corrosão:
B2/B3 - Potencial off 4 h (potencial natural)
Eletrodo de referência externo (EPCP3)
-700
-600
-500
-400
-300
-200
-100
0
100
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28
Potencial(mV,Ag|AgCl|KCl3mol/L)
Ciclo
NPI-1
NPI-2
NPI-3
NPI-4
NPI-5
NPI-6
NPI-7
NPI-8
NPI-9
NPI-10
NPI-11
NPI-12
NaCl 15 % PC - NaCl 3 %Ca(OH)2
Ciclo 18: estado passivo
Ciclo 20 ao 28. valores muito
eletronegativos com oscilações.
Estado passivo
Manutenção da polarização
mesmo após 4 h de decaimento!
Faixa de valores mais positivos
(em torno de 350 mV) do que os
obtidos para B1.

16. PCCI após o estabelecimento da corrosão:
B2/B3 - Potencial off 4 h (potencial natural)
Eletrodo de referência interno (ER2)
NaCl 15 % PC - NaCl 3 %
CP
EPCP3
(mV)
ER2
(mV)
Diferença
NPI-03 -425 -303 122
NPI-04 -613 -610 1
CP
EPCP3
(mV)
ER2
(mV)
Diferença
NPI-09 -120 -140 20
NPI-10 -89 -95 6
As diferença de valores era
esperada em razão do tempo
decorrido entre as leituras com
eletrodo de referência externo e
interno e por ER2 ser
pseudoreferência!

17. PC - NaCl 3%
PCCI após o estabelecimento da corrosão:
B1/B2/B3 – Densidade de corrente
Corrosão: necessidade de ajustes
periódicos, maior valor de densidade de
corrente de proteção
NPI-05: 65 µA/m2
Corrosão incipiente: necessidade de
menor densidade de corrente de proteção
NPI-01: 8 µA/m2
NPI-07: 6 µA/m2
NPI-07
NPI-01
NPI-05

18. PCCI após o estabelecimento da corrosão:
B1- Taxa de corrosão (icorr)
NPI-07 Ciclo 2 - < 0,1 µA/cm2
NPI-05 Ciclo 27 - 0,3 µA/cm2
NPI-07 Ciclo 18 - < 0,1 µA/cm2
NPI-05 Ciclo 18 - 0,8 µA/cm2NPI-08 Ciclo 18 - 0,3 µA/cm2
NPI-08 Ciclo 27 - 0,1 µA/cm2
NPI-05 Ciclo 2 - < 0,1 µA/cm2
NPI-08 Ciclo 2 - < 0,1 µA/cm2
NPI-07 Ciclo 27 - < 0,1 µA/cm2
Redução da taxa!
Alteração do aspecto da
curva!

19. Conclusão - PCCI após o estabelecimento da corrosão
• Atendido o objetivo de estabelecer um processo de corrosão na maioria das
barras B1 antes da operação de PCCI;
• NPI-01 e NPI-07 estado passivo até aplicação da PCCI: atendeu o critério de
100 mV, exigindo baixa densidade de corrente, em torno de 7 µA/m2:
• NPI-02/-03/-04/-08 estado ativo até aplicação do PCCI: atendeu o critério de
100 mV, exigindo média densidade de corrente, em torno de 10 µA/m2 a 25
µA/m2;
• NPI-05 estado ativo até aplicação do PCCI: não atendeu o critério de 100 mV
ao longo da operação exigindo alta densidade de corrente, em torno de
65 µA/m2: a corrosão altera as condições da interface barra/concreto, o que exige uma
maior densidade de proteção em relação à barra passivada. Para a condição de estado ativo,
a densidade de corrente de proteção deve ser maior quanto maior é a extensão da área
corroída, a quantidade de produtos de corrosão acumulada na interface aço/concreto e sua
ação na colmatação da rede de poros;
• O aspecto das curvas eletroquímicas e/ou os valores da taxa de corrosão
indicaram a efetividade de proteção.

20. -1100
-1000
-900
-800
-700
-600
-500
-400
-300
-200
-100
0
100
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28
Potencial(mV,Ag|AgCl|KCl3mol/L)
Ciclo
NPI-13
NPI-14
NPI-15
NPI-16
NPI-17
NPI-18
NPI-19
NPI-20
NPI-21
NPI-22
NPI-23
NPI-24
PC - Ca(OH)2 PC - NaCl 3 %PC - NaCl 15 %
Estado ativo de corrosão
NPI-15, NPI-17 e NPI-18:
Ciclo 18: Corrosão.
Não ajuste na densidade de corrente de
proteção (critério < 100 mV) associado ao
aumento gradual da contaminação do concreto
de cobrimento de B1 ao longo dos ciclos.
Ajuste da tensão de alimentação do
sistema PC
NPI-13; NPI-16 e NPI-19:
Ciclo 28: Corrosão incipiente
NPI-14 e NPI-20:
Ciclo 28: Corrosão
Rápida despolarização
Atendimento ao critério de 100 mV
PCCI antes do estabelecimento da corrosão: B1 - Potencial off 4 h (potencial
natural) - Eletrodo de referência externo (EPCP3)
NPI-15, NPI-17 e NPI-18:
Ciclo 28: Corrosão
Manutenção de valores muito
eletronegativos.
Atendimento ao critério de 100 mV.
Estado passivo: sema ajustes no sistema PC

21. PCCI antes do estabelecimento da corrosão:
B1 – Módulo da diferença de potencial off 3 s e off 4 h - Critério de 100 mV
Corrosão incipiente
NPI-13: 338 mV
NPI-16: 369 mV
Corrosão
NPI-15: 104 mV
NPI-17: 135 mV
NPI-20: 124 mV
NPI-18: 357 mV
NPI-14: 208 mV
NPI-19: 229 mV
PC -Ca(OH)2 PC - NaCl 15%PC - NaCl 15 %
Diminuição como ocorreu com o potencial:
NPI-15, NPI-17 e NPI-18
Elevação significativa em razão de ajustes necessários para
outros ensaios em curso e para os CPs NPI-15, NPI-17 e NPI-18
NPI-17
NPI-15
NPI-18

22. PCCI antes do estabelecimento da corrosão:
B2/B3 - Potencial off 4 h (potencial natural)
Eletrodo de referência externo (EPCP3)
PC -Ca(OH)2 PC - NaCl 15%PC - NaCl 15 %
Estado passivo
Ciclo 18: estado passivo
Ciclo 20 ao 28. valores muito
eletronegativos com oscilações.
Manutenção da polarização
mesmo após 4 h de decaimento!
Faixa de valores bem mais
Negativos do que os obtidos para
B1.

23. PC -Ca(OH)2 PC - NaCl 15 % PC - NaCl 3 %
PCCI antes do estabelecimento da corrosão: B1/B2/B3 – Densidade de corrente
Elevação significativa em razão de
ajustes necessários para outros
ensaios em curso e corrosão nos CPs
NPI-15/-17/-18.
Corrosão: necessidade de maior
densidade de corrente de proteção
NPI-17: 10,6 µA/m2 - maior valor!
NPI-18: 5,8 µA/m2
NPI-15: 2,1 µA/m2
Corrosão incipiente: necessidade
de menor densidade de corrente de
proteção
NPI-13: 1,9 µA/m2
NPI-16: 0,6 µA/m2
NPI-19: 1,3 µA/m2
NPI-13
NPI-17

24. PCCI antes do estabelecimento da corrosão:
B1- Taxa de corrosão (icorr)
-600
-500
-400
-300
-200
-100
0
100
-2,E-07 -2,E-07 -1,E-07 -5,E-08 0,E+00 5,E-08 1,E-07 2,E-07 2,E-07
Potencial(mV,Ag|AgCl|KCl3mol/L)
Densidade de corrente (A/cm2)
NPI-19 Ciclo 27 - < 0,1 µA/cm2
NPI-20 Ciclo 27 - < 0,1 µA/cm2
NPI-17 Ciclo 2 - < 0,1 µA/cm2
NPI-19 Ciclo 2 e 18 - < 0,1 µA/cm2
NPI-20 Ciclo 2 - < 0,1 µA/cm2
NPI-17 Ciclo 27 - 0,2 µA/cm2
NPI-17 Ciclo 18 - 0,2 µA/cm2
NPI-20 Ciclo 18 - < 0,1 µA/cm2

25. Conclusão - PCCI antes do estabelecimento da corrosão
• NPI-13/-16: corrosão incipiente no ciclo 28, com
atendimento ao critério de 100 mV ao longo da operação
exigindo baixa densidade de corrente, em torno 0,63 µA/m2 a
1,9 µA/m2;
• NPI-15/-17/-18 corrosão no ciclo 18 de aplicação do PCCI
com não atendimento ao critério: com os ajustes periódicos no
sistema PC, atendeu o critério de 100 mV, exigindo maior
densidade de corrente, entre em torno 2 µA/m2 a 10 µA/m2;
• Quando o sistema PCCI entra em operação com concreto
contaminado com cloretos e armadura passiva ou ativa, a
densidade de corrente é maior do que o início com concreto
sem contaminação com armadura passiva ou ativo.

26. Conclusão geral dos ensaios
• Necessidade de ajuste periódico do sistema de alimentação
para atender o critério de 100 mV conforme ocorre um aumento
do teor de contaminação do concreto com íons cloreto;
• Densidade de corrente de proteção é menor para armadura em
estado passivo, no entanto, a aplicação de PCCI logo após a
construção eleva os custos da operação do sistema:
recomenda-se monitorar a entrada de contaminantes no
concreto e aplicar PCCI nos primeiros sinais de corrosão da
armadura ou quando da determinação de um teor crítico de
íons cloreto junta a mesma;
• Importância do uso de sistema de alimentação independentes
para condições diferenciadas de exposição ambiental e estado
de conservação dos elementos.

27. Laboratório de Corrosão e Proteção
Adriana de Araujo,
aaraujo@ipt.br
OBRIGADA!