Sinduscon 2015 parte 3_reduzida

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Apresentação_Parte 3: Patologias nas estruturas de concreto armado e técnicas de recuperação e proteção

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Sinduscon 2015 parte 3_reduzida

  1. 1. Patologias nas estruturas de concreto armado e técnicas de recuperação e proteção Parte 3 técnicas de recuperação e proteção Adriana de Araujo Laboratório de Corrosão e Proteção 23/setembro/2015
  2. 2. Técnicas de proteção e recuperação das estruturas NACE RP0187: Design Considerations for Corrosion Control of Reinforcing Steel in Concrete Seleção do metal: 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 sua superfície. Tratamento do aço: aplicar revestimento orgânico ou metálico. Técnicas eletroquímica: proteção catódica (corrente impressa ou anodos de sacrifício), realcalinização e extração de cloretos.
  3. 3. Técnicas de proteção e recuperação das estruturas Impedir ingresso dos agentes (H2O, O2, Cl- e CO2) que determinam ou aceleram a corrosão (adequado para concretos não contaminados ou pouco contaminados. Para concretos contaminados, estende a vida por alguns anos). Classe 1 Tratamento da superfície do concreto Reparo (retirada do concreto danificado e reconstrução) Realcalinização ou extração de cloretos Proteção catódica: Alterar o meio junto às armaduras (adequadas para estruturas contaminadas) Classe 2NACE RP 0390 Maintenance and Rehabilitation Considerations for Corrosion Control of Atmospherically Exposed Existing Steel-Reinforced Concrete Structures
  4. 4. Técnicas de proteção e recuperação das estruturas ACI 201.2R: GUIDE TO DURABLE CONCRETE • revestimento da armadura; • proteção catódica; • mantas impermeabilizantes; • substituição do concreto por outro com inibidor; • impregnantes poliméricos; • proteção superficial por barreira: silanos, siloxanos, epóxis, poliuretanos e metacrilatos; • revestimento superficial e de reparo.
  5. 5. Técnicas de proteção e recuperação das estruturas Part 1: Definitions Part 2: Surface protection systems for concrete Part 3: Structural and non-structural repair Part 4: Structural bonding Part 5: Concrete injection Part 8: Quality control and evaluation of conformity Part 9: General principles for the use of products and systems Part 10: Site application of products and systems and quality EN 1504: Products and systems for the protection and repair of concrete structures
  6. 6. EN1504 Parte 1: classifica e define os tipos de produtos e sistemas para proteção e recuperação, manutenção, ou reforço de estruturas de concreto. Parte 9: princípios para a utilização de sistemas de proteção e recuperação de estruturas, com regras para a seleção adequada Parte 10: aplicação de produtos e sistemas de proteção e reparação, incluindo o controlo de qualidade, manutenção, saúde e segurança. Parte 2 a 7: produtos: Proteção da superfície; Argamassa de reparo; Materiais de ancoragem; injeção e ponte de aderência; Revestimento para aço. Realcalinização e extração de cloretos. Parte 8: procedimentos para a amostragem, verificação da conformidade, marcação de produtos e identificação de sistemas para a proteção e reparação de estruturas Normasdemétodos deensaios
  7. 7. PRINCÍPIO 1 PROTEÇÃO CONTRA O INGRESSO (PI) MÉTODO 1.1 IMPREGNAÇÃO HIDROFÓBICA MÉTODO 1.2 IMPREGNAÇÃO MÉTODO 1.3 PINTURA Protegendo a superfície do concreto contra o ingresso de líquidos e gases PRINCÍPIO 2 CONTROLE DA UMIDADE (MC) Ajuste e manutenção do teor de umidade no concreto
  8. 8. PRINCÍPIO 3 RECOMPOSIÇÃO DO CONCRETO (CR) Substituir e recompor o concreto danificado MÉTODO 3.1 ARGAMASSA APLICADA MANUALMENTE MÉTODO 3.2 LANÇAMENTO DE CONCRETO OU ARGAMASSA FLUIDA MÉTODO 3.3 CONCRETO OU ARGAMASSA PROJETADA MÉTODO 3.4 SUBSTITUIÇÃO DE ELEMENTOS DE CONCRETO
  9. 9. PRINCÍPIO 4 REFORÇO ESTRUTURAL (SS) Incremento ou restauração da capacidade de suportar cargas estruturais MÉTODO 4.5 INJEÇÃO DE FISSURAS OU VAZIOS NO CONCRETO MÉTODO 4.3 LÂMINAS OU PLACAS ADERIDAS MÉTODO 4.4 AUMENTO DE SEÇÃO POR ADIÇÃO DE ARGAMASSA OU CONCRETO PRINCÍPIO 5 AUMENTO DA RESISTÊNCIA FÍSICA (PR) Incremento da resistência do concreto ao ataque físico/mecânico MÉTODO 5.3 AUMENTO DE SEÇÃO POR ADIÇÃO DE CONCRETO OU ARGAMASSA
  10. 10. PRINCÍPIO 7 PRESERVAÇÃO OU RESTAURAÇÃO DA PASSIVIDADE (RP) MÉTODO 7.2 SUBSTITUIÇÃO DO CONCRETO CARBONATADO / CONTAMINADO Regularização e restauração da superfície do concreto MÉTODO 7.4 REALCALINIZAÇÃO POR DIFUSÃO DO CONCRETO CARBONATADO MÉTODO 7.5 EXTRAÇÃO DE CLORETOS PRINCÍPIO 6 RESISTÊNCIA QUÍMICA (RC) Incremento da resistência do concreto ao ataque químico MÉTODO 7.1 AUMENTO DO COBRIMENTO COM ARGAMASSA OU CONCRETO
  11. 11. PRINCÍPIO 8 AUMENTO DA RESISTIVIDADE (IR) Incremento da resistividade elétrica do concreto para reduzir o risco de corrosão October 4, 201511 PRINCÍPIO 9 CONTROLE CATÓDICO (CC) MÉTODO 9.1 LIMITANDO O CONTEÚDO DE OXIGÊNIO NO CÁTODO POR APLICAÇÃO DE REVESTIMENTO Prevenir a corrosão do aço das armaduras
  12. 12. PRINCÍPIO 10 PROTEÇÃO CATÓDICA (CP) MÉTODO 10.1 APLICAÇÃO DE POTENCIAL ELÉTRICO Prevenir a corrosão do aço das armaduras PRINCÍPIO 11 CONTROLE DE ÁREAS ANÓDICAS (CA) MÉTODO 11.1 REVESTIMENTO ATIVO NO AÇO DAS ARMADURAS MÉTODO 11.2 REVESTIMENTO POR BARREIRA NO AÇO DAS ARMADURAS MÉTODO 11.3 INIBIDORES DE CORROSÃO NO CONCRETO
  13. 13. EN1504 Parte 1: classifica e define os tipos de produtos e sistemas para proteção e recuperação, manutenção, ou reforço de estruturas de concreto. Parte 9: princípios para a utilização de sistemas de proteção e recuperação de estruturas, com regras para a seleção adequada Parte 10: aplicação de produtos e sistemas de proteção e reparação, incluindo o controlo de qualidade, manutenção, saúde e segurança. Parte 2: Proteção superficial do concreto Parte 8: procedimentos para a amostragem, verificação da conformidade, marcação de produtos e identificação de sistemas para a proteção e reparação de estruturas Normasdemétodos deensaios
  14. 14. 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 .....além disto, devem ser duráveis e compatíveis com as condições de serviço (NACE SP0187) Estruturas deterioradas (conservação): controlar o ingresso da água, aumento da resistividade. Princípios 2 (MC) e 8 (IR) da EN 1504-9
  15. 15. Impregnação hidrofóbica Impregnação Revestimentos (baixa e alta espessura) Restringe a penetração da água (< porosidade) e aumenta dureza superficial. Forma filme não uniforme. Repele a água líquida, permitindo a liberação de seus vapores. Não forma filme. Restringe a penetração de água, cloretos e gases. Forma filme uniforme. O atendimento a essas exigências deve ser verificado por meio da avaliação de certas propriedades:
  16. 16. Concreto com corrosão: proteção contra o aumento da resistividade do concreto: revestimento interno dos poros (impregnante) ou por barreira física (revestimento por pintura). Concreto com anomalias: proteção contra o ingresso de agentes: redução da porosidade da superfície; controle de umidade: ajustar e manter o teor de umidade entre limites específicos. aumento da resistência física e/ou química: reduzir o efeito da ação de agentes sobre o concreto.
  17. 17. Ensaio Método de ensaio Princípios de proteção e realização do ensaio Requisito Resistência à abrasão EN ISO 5470-1 (1999) Ensaio requerido para a proteção por resistência física. Adotado para proteção superficial de pisos. Perda de massa < 3000 mg (roda H22/1000 ciclos/ 1kg) Permeabilida de ao gás carbônico (CO2) EN 1062-6 (2002) Ensaio requerido para a proteção contra o ingresso. Condicionamento de amostra ver EN 1062-11 (2002). SD > 50 m Permeabilida de ao vapor de água EN ISO 7783-1 e 2 (1999) Ensaio requerido para a proteção contra ingresso, controle da umidade e aumento da resistividade. Classe I: SD ≤ 5 m (permeável), Classe II: 5 m ≤ SD ≤ 50 m e Classe III: SD > 50 m (não-permeável) Permeabili- dade a água líquida e absorção capilar EN 1062-3 (2008) Ensaio requerido para a proteção contra ingresso, controle da umidade, aumento da resistividade e resistência física, podendo ser realizada para resistência química. Taxa de transmissão  0,1 kg/(m2.h0,5). Requisitos de desempenho para revestimento por pintura
  18. 18. Ensaio Método Requisito Profundidade de penetração de água EN 14630 A afetiva impregnação é dada pela profundidade da zona seca, medida a exatidão de 0,5 mm, após corte e spray de água conforme EN 14630 (2006). Classe I: profundidade < 10 mm e Classe II: ≥ 10 mm. Absorção de água e resistência à alcalinidade EN 13580 (2002) A taxa de absorção deve ser < 7,5 % comparado com proveta não tratado, após imersão em solução alcalina, < 10 %. Difusão dos íons cloreto EN 13580 (2002) < 0,01 kg/m2 h0, 5 não é esperada a difusão. Requisitos de desempenho para impregnantes hidrofóbicos
  19. 19. Ensaio Método de ensaio Princípios de proteção e realização do ensaio Requisitos Não- estrutural Estrutural Classe R1 Classe R2 Classe R3 Classe R4 Teor de cloretos EN 1015-17 (2000) Ensaio sempre requerido para reparo, restauro e reforço de concreto armado. Para aplicações especiais, como exposição a água do mar sem proteção superficial, adotar EN 13396 (2004) ≥ 0,05 % Resistên- cia à carbona- tação EN 13295 (2004) Ensaio sempre requerido para verificar durabilidade em reparo, restauro e reforço de concreto armado, quando não há proteção superficial eficiente. Adoção de substrato da EN 1766 (2000). _ dk ≤ ao concreto de controle. Absorção capilar EN 13057 (2002) Ensaio que pode ser requerido para qualquer princípio, dependendo das condições de exposição. _ ≤ 0,5 kg/m-2.h-0,5 Requisitos de desempenho para revestimento
  20. 20. Tipo de ambiente/ classe segundo EN 206-1 Exemplo de condições de exposição do concreto Fatores de degradação Proteção superficial sugerida Corrosão induzida por carbonatação Principal Gás carbônico Seco/ XC1 Ambiente interno com baixa umidade relativa (< 60 %) Secundária Fissuração, erosão e abrasão Principal Gás carbônico, vapor de água e água de condensação Moderada umidade/ XC3 Ambiente externo com concreto abrigado da ação da água pluvial e ambiente interno com média à alta umidade relativa (60 % < U.R. < 90 %) Secundária Fissuração, erosão, abrasão e radiação solar Principal Gás carbônico, água líquida, vapor de água e água de condensaçãoMolhagem e secagem cíclica/ XC4 Concreto em contato com água Secundária Fissuração, erosão, abrasão e radiação solar Revestimento por pintura ou argamassa Recomendações de proteção superficial
  21. 21. Tipo de ambiente/ classe segundo EN 206-1 Exemplo de condições de exposição do concreto Fatores de degradação Proteção superficial sugerida Corrosão induzida por cloretos (ambiente marinho) Principal Cloretos, vapor de água e água de condensação. Radiação solar Impregnante (hidrofóbico ou não) e revestimento por pintura ou argamassa Erosão/ abrasão Gás carbônico Impregnante não- hidrofóbico e revestimento por pintura ou argamassa Névoa salina/ XS1 Concreto em ambiente atmosférico da costa marinha Secundária Fissuração Revestimento por pintura ou argamassa Principal Cloretos e água líquida. Radiação solar Impregnante (hidrofóbico ou não) e revestimento por pintura ou argamassa Erosão/ abrasão Gás carbônico Impregnante não- hidrofóbico e revestimento por pintura ou argamassa Respingos de maré/ XS3 Concreto de elementos de estrutura marinha Secundária Fissuração Revestimento por pintura ou argamassa Recomendações de proteção superficial
  22. 22. Pintura epóxi Região protegida com os vernizes ensaiados Tubo de plástico rígido para o eletrodo de referência Eletrodo de trabalho (armadura) Contra-eletrodo de cobre Corpo-de-prova armado ACP Corpo-de-prova não-armado NCP 10 cm 5 cm 2 cm
  23. 23. Ensaio acelerado de exposição ao CO2 Profundidade de carbonatação em m (média/desvio padrão) NCP – AC2 NCP – AC3 NCP – AC3 ENV NCP - SP Ref.* – 1,0/0,0 Ref.* – 0,0/0,0 Ref.* – 0,5/0,5 Ref.* –1,0/0,0 8o dia** – 14,8 /1,5 8o dia** – 8,8/3,7 8o dia** – 23,4/2,4 8o dia** – 16,0/2,0 15o dia*** – 20,2/4,9 15o dia*** – 7,5/4,2 15o dia*** – 25,0/0,0 15o dia*** – 25,0/0,0 - 29o dia*** – 25,0/0,0 29o dia*** – 15,0/5,0 29o dia*** – 25/0 29o dia*** – 25,0/0,0 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P1 P2 P3 P4 P5 P6
  24. 24. Ensaio acelerado de exposição ao CO2 Profundidade de carbonatação (média/desvio padrão) NCP – PU2 NCP – PU3 NCP – PU3 ENV NCP - SP Ref.* – 0,8/0,7 Ref.* – 0,8/0,7 Ref.* – 0,8/0,7 Ref.* –1,0/0,0 8o dia** – 7,8 /3,2 8o dia** – 8,3/2,2 8o dia** – 11,7/2,8 8o dia** – 16,0/2,0 15o dia*** – 10,7/1,1 15o dia*** – 14,0/3,6 15o dia*** – 16,5/4,0 15o dia*** – 25,0/0,0 - 29o dia*** – 12,5/3,8 29o dia*** – 16,7/3,6 29o dia*** – 25,0/0,0 29o dia*** – 25,0/0,0 - - 43o dia*** – 15,2/4,6 43o dia*** – 22,3/4,0 43o dia*** – 25,0/0,0 43o dia*** – 25,0/0,0 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P1 P2 P3 P4 P5 P6
  25. 25. Ensaio acelerado de exposição ao NaCl TEMPO ACP –AC2 ACP –AC3 ACP –AC3 ENV ACP –SP 1o ciclo Média*= -162 Desvio padrão = 16 Média** = -160 Desvio padrão = 14 Média* = -200 Desvio padrão = 14 Média*= -187 Desvio padrão = 53 2o ciclo Média*= -162 Desvio padrão = 16 Média** = -244 Desvio padrão = 140 Média* = -190 Desvio padrão = 14 Média*= -269 Desvio padrão = 104 5o ciclo Média*= -221 Desvio padrão = 147 Média** = -256 Desvio padrão = 157 Média* = -520 Desvio padrão = 157 Média*= -404 Desvio padrão = 72 6o ciclo Média*= -246 Desvio padrão = 149 Média** = -254 Desvio padrão = 162 Média* = -530 Desvio padrão = 162 Média*= -402 Desvio padrão = 85 7o ciclo Média*= -246 Desvio padrão = 149 Média** = -317 Desvio padrão = 150 Média* = -490 Desvio padrão = 150 Média*= -415 Desvio padrão = 65 8o ciclo Média*= -262 Desvio padrão = 168 Média** = -350 Desvio padrão = 163 Média* = -500 Desvio padrão = 163 Média*= -417 Desvio padrão = 63 9o ciclo Média*= -205 Desvio padrão = 162 Média** = -306 Desvio padrão = 186 Média* = -490 Desvio padrão = 186 Média*= -393 Desvio padrão = 73 10o ciclo Média*= -236 Desvio padrão = 156 Média** = -410 Desvio padrão = 41 Média* = -550 Desvio padrão = 41 Média*= -407 Desvio padrão = 77 11o ciclo Média*= -251 Desvio padrão = 149 Média** = -446 Desvio padrão = 19 Média* = -550 Desvio padrão = 19 Média*= -403 Desvio padrão = 70
  26. 26. Ensaio acelerado de exposição ao NaCl TEMPO ACP –PU2 ACP –PU3 ACP –PU3 ENV ACP –SP 1o ciclo Média*= -168 Desvio padrão = 12 Média** = -168 Desvio padrão = 12 Média* = -125 Desvio padrão = 38 Média*= -187 Desvio padrão = 53 2o ciclo Média*= -141 Desvio padrão = 11 Média** = -153 Desvio padrão = 34 Média* = -192 Desvio padrão = 215 Média*= -269 Desvio padrão = 104 5o cicl Média*= -139 Desvio padrão = 36 Média** = -150 Desvio padrão = 52 Média* = -222 Desvio padrão = 233 Média*= -404 Desvio padrão = 72 6o ciclo Média*= -143 Desvio padrão = 34 Média** = -131 Desvio padrão = 39 Média* = -520 Desvio padrão = 243 Média*= -402 Desvio padrão = 85 7o ciclo Média*= -125 Desvio padrão = 26 Média** = -132 Desvio padrão = 51 Média* = -234 Desvio padrão = 242 Média*= -415 Desvio padrão = 65 8o ciclo Média*= -123 Desvio padrão = 32 Média** = -163 Desvio padrão = 61 Média* = -266 Desvio padrão = 254 Média*= -417 Desvio padrão = 63 9o ciclo Média*= -100 Desvio padrão = 20 Média** = -107 Desvio padrão = 13 Média* = -178 Desvio padrão = 175 Média*= -393 Desvio padrão = 73 10o ciclo Média*= -108 Desvio padrão = 15 Média** = -116 Desvio padrão = 13 Média* = -288 Desvio padrão = 246 Média*= -407 Desvio padrão = 77 11o ciclo Média*= -112 Desvio padrão = 14 Média** = -116 Desvio padrão = 14 Média* =-219 Desvio padrão = 222 Média*= -403 Desvio padrão = 70 Desvios elevados = ao ensaio de CO2
  27. 27. Coeficiente de difusão de cloretos no estado não estacionário (MEDEIROS, 2008)
  28. 28. EN1504 Parte 1: classifica e define os tipos de produtos e sistemas para proteção e recuperação, manutenção, ou reforço de estruturas de concreto. Parte 9: princípios para a utilização de sistemas de proteção e recuperação de estruturas, com regras para a seleção adequada Parte 10: aplicação de produtos e sistemas de proteção e reparação, incluindo o controlo de qualidade, manutenção, saúde e segurança. Parte 3: Reparo estrutural e não estrutural Parte 8: procedimentos para a amostragem, verificação da conformidade, marcação de produtos e identificação de sistemas para a proteção e reparação de estruturas Normasdemétodos deensaios
  29. 29. Recuperação da estrutura  argamassa polimérica;  argamassa epóxi;  argamassa polimérica com inibidores de corrosão;  graute subaquático;  graute cimentício fluido;  graute cimentício tixotrópico;  microconcreto fluido. CC Cement Concrete PCC Polymer modified Cement Concrete PC Polymer Concrete
  30. 30. PREPARO DO SUBSTRATO - geral • Trabalhos Preliminares: - Hidrojateamento - Transferências de Carga 1a. etapa: Demarcação/Delimitação da seção de reparo 2a. etapa: Remoção do concreto deteriorado e/ou contaminado 3a. etapa: Limpeza do concreto e da armadura: - jateamento abrasivo/lixamento - Hidrojateamento da armadura (Cl-)
  31. 31. TRATAMENTO DAS ARMADURAS Aplicação de primer no aço: - Região de reparo; - Região logo adjacente ao reparo. Aderência adequada à armadura e ao material de reparo!
  32. 32. PONTE DE ADERÊNCIA • Adesivos de base epóxi: Reparos e Reforços de grande responsabilidade; • Colagem de argamassa/microconcreto “novo” ao concreto “velho/original”; • Colagem de chapas metálicas ao concreto em reforços estruturais.
  33. 33. • Microconcreto fluido • Argamassas à base de cimento modificadas com polímeros • Argamassas à base de cimento modificadas com polímeros (alta espessura) • Materiais à base de epóxi ou cimento para reparos ou reforços rápidos • Fibra de carbono • Somente boa saturação (água) • Epóxi (casos especiais). • Emulsões poliméricas • Pasta de cimento modificada com polímero • Emulsões poliméricas • Adesivo epóxi (substrato seco) • Produto específico Material de Reparo/Reforço: Ponte de Aderência: PONTE DE ADERÊNCIA
  34. 34. RECOMPOSIÇÃO DO CONCRETO Polímeros utilizados: - Emulsões/dispersões (acrílico, SBR) Ação dos polímeros: - Plastificante/redutor de água; - Alta trabalhabilidade; - Resistência à tração e flexão; - Retração compensada; - Elevada aderência; - Baixa permeabilidade. ARGAMASSA POLIMÉRICA Substitui o concreto de cobrimento
  35. 35. Características: • Modulo de elasticidade compatível com o concreto; • Pode ser vertido por gravidade e bombeado; • Alta resistência inicial e final; • Retração compensada; • Elevada aderência; • Baixa permeabilidade. GRAUTES/MICROCONCRETOS FLUIDO: Substitui o concreto em recomposição de peças e reforço estrutural RECOMPOSIÇÃO DO CONCRETO
  36. 36. Materiais à base de cimentos Cura Adequada CURA Mínimo: 7 dias  Material absorvente e saturado sobre a superfície.  Aspersão ou cortina de água na superfície.  Película de cura.
  37. 37. Preenchimento de fôrmas com graute cimentício fluido
  38. 38. O que falta para completar o preparo dessas áreas?
  39. 39. Pastilha de Zinco encapsulada por argamassa alcalina: Protege a armadura além da área do reparo funcionando como ânodo de sacrifício aumentando a vida útil do reparo. TRATAMENTO DAS ARMADURAS Proteção catódica galvânica/de sacrifício: Contato elétrico do aço a um metal menos nobre (embutido no concreto ou na superfície) que se dissipa gradualmente
  40. 40. 1. Após a limpeza das barras fixar firmemente aos da seção de reparo espaçamento máximo de 75 cm; 2. Checar a continuidade elétrica através da armadura; 3. Mediatamente após, aplicar o primer rico em Zinco em toda a superfície das barras Magnésio Alumínio Zinco Ferro -2,36 -1,66 -0,76 -0,44 Argamassa especial alta condutividade Pastilha de Zn (“puro”) Arames para conexão elétrica
  41. 41. 1. Escarificar o concreto atrás da armadura e limpeza geral 2. Abrir furos no concreto nas laterais do reparo 3. Umedecer os furos e preencher com argamassa alcalina especial 4. Instalação dos ânodos de 2ª geração garantido a cobertura com a argamassa alcalina especial 5. Conectar os ânodos às armaduras usando presilha plástica 6. Preencha os reparos com argamassa de reparo desejada TRATAMENTO DAS ARMADURAS - ANODO
  42. 42. 1. 2. 3. 4. 5. 6.
  43. 43. ANTES DO REPARO Região catódica Região catódicaRegião anódica Linha da escarificação Anodos incipientes Concreto contaminado TRATAMENTO DAS ARMADURAS - ANODO
  44. 44. APÓS O REPARO Nova região anódica Nova região anódica Nova região catódica Concreto contaminado TRATAMENTO DAS ARMADURAS - ANODO
  45. 45. M2 Concreto contaminado Ânodo de sacrifício - Zn APÓS O REPARO TRATAMENTO DAS ARMADURAS - ANODO
  46. 46. APÓS O REPARO TRATAMENTO DAS ARMADURAS - ANODO
  47. 47. concreto anodo galvânico TRATAMENTO DAS ARMADURAS - ANODO
  48. 48.  aplicação associada ao reforço da peça (encamisamento);  aplicação em estrutura exposta à variação de maré;  obras novas e existentes. Forma de fibra de vidro já com anodos de malha de zinco (pode ser de Ti para anodo inerte)
  49. 49.  aplicação requer preparação da superfície e adesivo iônico condutivo como primer;  aplicação requer equipamento apropriado e pessoal treinado;  pode ser associada à corrente impressa;  obras novas e existentes, expostas a umidade, especialmente variação de maré.
  50. 50. 51 Folha de zinco (0,25 mm) Adesivo hidrogel (0,75 mm) Folha de proteção de silicone Folha de zinco Adesivo hidrogel H2O + O2 OH- Fe3O4  há adequada corrente de proteção ao longo dos anos, mas fatores ambientais, características do concreto e envelhecimento do adesivo interferem na sua eficiência;  instalação relativamente simples para obras novas e existentes;  uso em estrutura exposta à umidade, especialmente variação de maré.
  51. 51. Substâncias que quando adicionadas em quantidades adequadas podem retardar a ocorrência da corrosão ou reduzir a sua taxa. Inibidor • Reação química entre produto de corrosão do aço e o inibidor, resultando na formação de uma película de óxido protetor; • Adsorção por interação química ou física, ou seja, retenção/fixação do inibidor na superfície do aço, formando uma barreira protetiva; • Reação química entre o inibidor e o componente potencialmente corrosivo presente no meio aquoso.
  52. 52. Inibidor Anódico (passivação) Suprime a reação anódica (ex.: carbonato, nitrito de cálcio ou de sódio) Estabilização do filme passivante, usualmente, pela reação do ferro/íons de ferro com o inibidor, produzindo um produto estável, insolúvel e aderente ao aço que eleva seu potencial para valores mais positivos (polarização anódica). Exemplo de reação: CO3 2- + 2H2O  2OH- + H2CO3 2Fe + NaNO2 + 2H2O  γFe2O3 + NaOH + NH3 Fe2+ + 2OH- + 2NO2 -  2NO + Fe2O3 +H20 Dosagens baixas podem falhar em eliminar todas as áreas anódicas, aumentando a relação entre área catódica/anódica, e assim , também a taxa de corrosão.
  53. 53. Inibidor Catódico (precipitação) Oposto do anódico, suprime a reação catódica (ex.: composto de zinco, polifosfatos) Atua como barreira a reação de redução do oxigênio no catodo. Exemplo de reação: HCO3 - + OH- = CO3 2- + H2O
  54. 54. Proteção mista (inibidor multifuncional) Suprime as reações anódicas e catódicas (ex.: carboxilato de amina, amino álcool) A proteção ocorre por meio de adsorção na superfície do metal, com formação de uma película sobre as áreas anódicas e catódicas, interferindo nas reações eletroquímicas.
  55. 55. o tamanho e a continuidade dos poros controlam o coeficiente de permeabilidade A proteção é dependente da concentração que penetra até a interface concreto/aço, das condições da superfície do aço e de alterações na concentração de agentes agressivos no meio ao longo do tempo. Há uma concentração crítica mínima para conferir proteção. Se for baixa, a proteção não é uniforme ao longo da superfície a proteger. A eficiência do inibidor é expressa pelo percentual de redução da taxa de corrosão. Espera-se um bom desempenho quando a relação [Cl-]/ [agente inibidor] é < 1.
  56. 56. o Em obras sem corrosão, os inibidores estendem o prazo de início de corrosão. Quando do avanço da frente carbonatação e o ingresso de certo teores de cloretos, reduzem a área atingida e taxa de corrosão. Em obras com corrosão, os inibidores impregnantes podem ser eficientes, mas há limitações, podem-se não ocorrer a repassivação do aço. Quanto mais cedo foram introduzidos, melhor será a eficiência da proteção. É importante a realização de estudos e monitoramento da obra para verificação da necessidade de reaplicações, uso de revestimento superficial etc.
  57. 57. Curvas de polarização anódica em solução salina sem (referência) e com adição (5 %, 10 % e 15 %) do IVC-B Corrosão generalizada Corrosão por pite e em fresta perimetral Corrosão em fresta perimetral Sem sinais visíveis de corrosão -800 -600 -400 -200 0 200 400 600 800 1000 1200 1,0E-08 1,0E-07 1,0E-06 1,0E-05 1,0E-04 1,0E-03 1,0E-02 Potencial(mV,Ag/AgCl) i (A/cm²) 15 % 10 % 5 % 0 % 15 %10 %5 %0 % 5 %, 10 % e 15 % elevação do potencial ~500 mV! 0 % e 5 % comportamento típico de corrosão em curso!
  58. 58. Resultados Corrosão generalizada Corrosão por pite (com forte coalescimento) e em fresta perimetral Corrosão por pite Sem sinais visíveis de corrosão -800 -600 -400 -200 0 200 400 600 800 1000 1200 1,0E-08 1,0E-07 1,0E-06 1,0E-05 1,0E-04 1,0E-03 1,0E-02 Potencial(mV,Ag/AgCl) i (A/cm²) 15 % 10 % 5 % 0 % 10 %0 % 15 %5 % Proteção total na concentração de 15 %! 0 %, 5 % e 10 % comportamento típico de corrosão em curso!5 %, 10 % e 15 % elevação do potencial ~600 mV! Curvas de polarização anódica em solução salina sem (referência) e com adição (5 %, 10 % e 15 %) do IVC-A Taxa de corrosão baixa ( 1 µm)!
  59. 59. o ACI 212.3-2010: Atualmente há 4 tipos de inibidores para proteção contra corrosão em concreto: • Carboxilato de amina (inibidor misto formador de filme por adsorção): molécula bipolar, carga positiva e negativa atraídas no anodo e no catodo, respectivamente; • Emulsão orgânica de éster-amina; • Nitrato de cálcio - Ca(NO2)2 (inibidor anódico, com reação com íons metálicos); • sal de ácido dicarboxílico alcenilo orgânico. ASTM G109: Standard test method for determining the effects of chemical admixtures on the corrosion of embedded steel reinforcement in concrete exposed to chloride environments
  60. 60. o Usualmente são uma solução contendo aminoálcool ou carboxilato de amina e, um ou mais, componentes orgânicos ou inorgânicos (frequentemente um ácido) que têm a função de evitar a evaporação preferencial do inibidor em vez de sua penetração no concreto. Os mecanismos de transporte de inibidor no concreto são por capilaridade e difusão (fase líquida) e por vapor (fase gasosa), seguindo esta ordem, na penetração até a superfície da armadura. Inibidor impregnante O tempo de penetração depende de diversas variáveis: permeabilidade, cobrimento e umidade do concreto, temperatura e umidade do ambiente etc
  61. 61. o ACI 212.3-2010: Atualmente há 4 tipos de inibidores para proteção contra corrosão em concreto: • Carboxilato de amina (inibidor misto formador de filme por adsorção): molécula bipolar, carga positiva e negativa atraídas no anodo e no catodo, respectivamente; • Emulsão orgânica de éster-amina; • Nitrato de cálcio - Ca(NO2)2 (inibidor anódico, com reação com íons metálicos); • sal de ácido dicarboxílico alcenilo orgânico. ASTM G109: Standard test method for determining the effects of chemical admixtures on the corrosion of embedded steel reinforcement in concrete exposed to chloride environments
  62. 62. Inibidor impregnante 1. penetração da fase líquido do inibidor por capilaridade; 2. difusão da fase vapor do inibidor; 3. atração iônica das moléculas do inibidor pela superfície do metal, com formação de um filme muito fino protetor.
  63. 63. Tratamento da barra com aplicação de primer com inibidor, aplicação de argamassa aditivada com o inibidor e aspersão de solução em todo o elemento. Pode-se ainda aplicar pintura com inibidor
  64. 64. TRATAMENTO DAS ARMADURAS Proteção catódica impressa: Contato elétrico do aço a anodo inerte e, por meio de uma fonte externa, aplicação de uma corrente elétrica (polo positivo conectado ao anodo e o negativo à armadura), de modo a tornar a armadura catódica. Cl- Catodo: Migração do ions Cl- para o anodo e produção de OH- (repassivação) O2 + H2O + 4e  4OH- 2H2O + 2e  H2 + 4OH- Cl- Anodo: 4OH-  O2 + H2O + 4e 2 H2O  O2 + 4H+ + 4e
  65. 65. Classicamente, o potencial da interface é levado para o domínio da imunidade (diagrama de Pourbaix). Em concreto aplica-se o mesmo conceito somente em estruturas submersas ou enterradas. Nas estruturas atmosféricas, o conceito é de proteção e repassivação. Em concreto protendido, mesmo imerso, os potenciais mais baixos alcançados não devem ultrapassar o potencial de equilíbrio do hidrogênio, pois há perigo de danificação por hidrogênio. Critério de proteção catódica Em estruturas atmosféricas, aplica-se o critério de 100 mV de decaimento!
  66. 66. Fe Domínio da imunidade HFeO2 - Fe3O4 Fe2O3 Fe2+ -0,8 1,6 0 2 4 6 8 10 12 14 pH -1,6 -1,2 -0,4 0 0,8 1,2 Potencial(VEH) 0,4 Fe2+ + 2e  Fe Na proteção catódica clássica: potencial metal/meio no domínio da imunidade: 2H+ + 2e  H2 3Fe + 4H2O  Fe3O4 + 8H+ + 8e- Eequilíbrio ~ -0,8 VEH = -1,024 VECS = -1,1 VECSC
  67. 67. Fe Domínio da imunidade HFeO2 - Fe3O4 Fe2O3 Fe2+ -0,8 1,6 0 2 4 6 8 10 12 14 pH -1,6 -1,2 -0,4 0 0,8 1,2 Potencial(VEH) 0,4 Fe2+ + 2e  Fe Com a evolução de hidrogênio há alcalinização. Alcalinização moderada é bom: recompõe a alcalinidade do concreto. Alcalinização excessiva: é ruim...... 2H+ + 2e  H2 Eequilíbrio ~ -0,73 VEH = -0,97 VECS = -1,03 VECSC
  68. 68. Alcalinização Acidificação
  69. 69. Curva típica de decaimento de potencial após o desligamento da corrente de proteção Em estruturas atmosféricas, aplica-se o critério de 100 mV de decaimento!
  70. 70. ). Aplicação de proteção catódica É mais usado em estruturas existentes sujeitas a contaminação com cloretos devido ao fato a sua presença diminuir a resistividade elétrica do concreto.
  71. 71. • continuidade elétrica entre as armaduras. • ausência de anomalias como fissura e segregação, pois são caminhos preferenciais de corrente. • presença de peças metálicas soltas dentro da massa de concreto (fuga de corrente).  Não recompõe o aço: se a armadura perdeu seção, deve ser trocado;  Desagregação do concreto por reação álcali agregado: se cuidados não foram tomados, deve- se evitar a alcalinização excessiva;
  72. 72. Proteção catódica – níveis de corrente aplicados Condição Corrente (mA/cm2) Concreto alcalino, sem corrosão e baixo teor de oxigênio 0,1 Concreto alcalino, sem corrosão, exposição atmosférica 1-3 Alcalino, com cloreto, seco, concreto de boa qualidade, alta espessura de cobrimento, corrosão leve 3-7 Cloreto presente, úmido, concreto de má qualidade, muita corrosão 8 a 20 Alto teor de cloreto, flutuação de molhamento e secagem, alto teor de oxigênio, corrosão severa 30 a 50
  73. 73. TRATAMENTO DAS ARMADURAS EM CONCRETO CARBONATADO Realcalinização: mesmo princípio da proteção catódica clássica, que é usada para promover a alcalinização do concreto na região da armadura, restaurando as condições para a sua passivação. Anodo: 2H2OO2+4H++4e 2OH-1/2O2+H2O++2e Catodo 1/2O2+H2O+2e2OH- 2H2O+2eH2+4OH- OH- Na+K+ Migração Migração Protendidonão!
  74. 74. Polarização catódica da armadura Geração de OH- (aumento do pH, > 13,5): Manta de feltro ou celulose, argamassa porosa etc Transporte por absorção e migração iônica Concreto O2 +H2O + 4e  4OH- 2H2O + 2e  H2 + 4OH- Malha Anódica encapsulada no eletrólito Conectada no polo + da fonte Conectada no polo -de fonte Na+ Eletrólito alcalino (carbonato de sódio - Na2CO3) 2H2O  O2 + 4H+ + 4e K+ OH- OH- OH- OH- Na2CO3 + CO2 + 2H2O +  2NaHCO3 Realcalinização por difusão OH- OH- OH- Ca2+
  75. 75. Realcalinização por difusão Revestimento do elemento com sistema composto de 2 camadas de manta (fibra de celulose) saturada com solução alcalina, tendo entre elas, malha de anodo (malha de titânio/MMO). Posteriormente, foi feita o encapsulamento com película plástica. BERTOLINI; CARSANA; REDAELLI, 2008
  76. 76. TRATAMENTO DAS ARMADURAS EM CONCRETO CARBONATADO Extração de íons cloreto: mesmo princípio da proteção catódica clássica, porém as correntes aplicadas são bem maiores (50 a 500 vezes) e o período de sua imposição são poucas semanas. Os íons cloreto são transportados pela corrente gerada entre dois eletrodos, ou seja, migram da armadura (catodo) para a região a superfície do concreto (anodo). Além disso, altas correntes podem alcançar a reação do cloreto, o que diminui a concentração de seus íons no concreto.
  77. 77. Polarização catódica da armadura Geração de OH- : Manta de feltro ou celulose, argamassa etc Direção dos cloretos Concreto O2 +H2O + 4e  4OH- 2H2O + 2e  H2 + 4OH- Malha anódica Conectada no polo + da fonte Conectada no polo -de fonte Cl- Cl- Cl- Eletrólito (água) + - 2H2O  O2 + 4H+ + 4e 2Cl-  Cl2 + 2e Redução da razão [Cl-]/[OH-]) Na+ K+ Ca2+
  78. 78. • Defeito < 1% da área a cada 0,3 m • Permite reparo dos defeitos com tintas ricas em zinco. A zincagem é resultado da imersão a quente do aço em um banho de zinco (galvanização a fogo) e posterior cromatização. Uma vez iniciada a corrosão, o zinco atua como proteção galvânica. A sua taxa de consumo é em função da estrutura da camada, como também, em função do tipo e concentração de contaminantes. Classe I Ø =10 mm 915 g/m2 130 µm Ø ≥13 mm 1070 g/m2 150 µm Classe II Ø ≥10 mm 610 g/m2 85 µm ASTM A A767:
  79. 79.  Proteção por barreira, isolando o aço-carbono do meio.  Anodo de sacrifício, sendo consumido preferivelmente ao aço em locais de sua exposição.  Preenchimento de vazios e capilares do concreto pelos produtos de sua corrosão (diminuição da permeabilidade do concreto). O revestimento da armadura é feito por sua imersão em banho de zinco fundido, sendo obtida uma camada externa de zinco puro e outras de intermetálicos (zinco e ferro). PROCESSO DE IMERSÃO A QUENTE
  80. 80. Três processos de aplicação... Eletrodeposição (eletrozincado) Espessuras baixas (< 40 m) Aspecto decorativo superior Não uniformes (espessura local) Imersão a quente (galvanizado) Ampla faixa de espessura (5 m a 300 m) Mais uniformes (espessura média) Aspersão térmica (metalizado) Espessura elevadas (50 m a 300 m) Aplicação pode ser em campo Uniformidade depende... (média)
  81. 81. Extensão da vida útil O revestimento de zinco pode tolerar maior abaixamento do pH do que o aço-carbono não revestido, com isso a sua taxa de corrosão é menor. Cuidado! O desempenho depende da presença de zinco puro e espessura das camadas e da cromatização
  82. 82. Extensão da vida útil 4 a 5 VEZES O revestimento de zinco pode tolerar maior teor crítico de íons cloreto do que o aço-carbono não revestido, com isso o inicial da corrosão pode ser retardada, sendo a sua taxa de corrosão também menor. Cuidado! O desempenho depende da presença de zinco puro e espessura das camadas e da cromatização
  83. 83. Museu Iberê Camargo – Porto Alegre Obra com utilização de 100% de vergalhão galvanizado. Inaugurado em 2008 – Arquiteto Álvaro Siza
  84. 84. A proteção é feita por pintura epoxídica das barras e estribos de aço-carbono ou por zincagem. A epoxídica é uma pintura eletrostática que atua como barreira de proteção ao ingresso da H2O, Cl-, O2 (NACE SP0187). • Defeito < 1% da área a cada 0,3 m • Permite reparo com tinta epoxídica especifica; • Espessuras: 175 µm a 300 µm (Ø ≤10 mm) e, 175 µm e 400 µm (até Ø ≤ 58 mm). ASTM A775: REVESTIMENTO SUPERFICIAL DA ARMADURA
  85. 85. FBE (Fusion Bond epoxy) inicialmente, a pintura apresentava muitas falhas de qualidade e de aplicação e era manuseada sem critério (falhas mecânicas); década de 90: melhoria da qualidade do barras revestidas, cuidados na produção, no transporte, no armazenamento e montagem das armaduras: aumento significativo do tempo de inicio de corrosão da armadura;  devido a possibilidade de corrosão intensa em defeitos foi proibida pelo departamento de transporte Britânico - DMRB BA75/01.
  86. 86. Há ainda sistema duplo que é resultado da zincagem por aspersão térmica seguida da pintura epoxídica (FBE) das barras de aço-carbono. Em locais de falha da pintura revestimento, há a proteção do zinco. ASTM A1055: • Defeito < 1% da área a cada 0,3 m • Permite reparo dos defeitos com tinta epoxídica específica; • Camada de zinco mínima de 35 µm; • Camada da pintura zinco mínima de 175 µm até 300 µm.
  87. 87. FBE (Fusion Bond epoxy)  o FBE é muito usado em tubulações, mas sobre o mesmo é aplicado um adesivo e um revestimento de polietileno ou polipropileno para protegê-lo de falhas no manuseio e transporte e armazenamento;  linha de produção: linha industrial completa de revestimento com zincagem (para sistema duplo) ou sistema de jateamento para abertura de um alto perfil de rugosidade par pintura (FBE), equipamentos de aquecimento das barras para sua pintura em cabine de aplicação do FBE com pistolas e sistema ar comprimido, sistema de resfriamento a agua e, finalmente, equipamento de inspeção por Holyday detector no final da linha.
  88. 88.  linha de produção tem de ser certificada, seguindo CRSI;  dobragem na obra é mais trabalhoso, pois exige novas conformações e equipamento com roletes protegidos. Para o sistema duplo, a norma (ASTM A1055) recomenda o aquecimento (em torno de 80 graus) previamente a dobragem (sistema duplo);  transporte e armazenagem com barras protegidas, especialmente se foram permanecer em ambiente externo, evitando contato com outros metais ou barras não revestidas (evitar abrasão);  reparo com produto epóxi liquido bicomponente de cura rápida. FBE (Fusion Bond epoxy)
  89. 89. Os aços inoxidáveis apresentam uma elevada resistência à corrosão em concreto, sendo utilizado no exterior em estruturas que requerem vida útil ≥ 100 anos. ARMADURA DE AÇO INOXIDÁVEL Apresentam elevada resistente à corrosão devido à presença de filme passivante muito protetor. Esse filme é resultante da presença de Cr (> 12 %), dentre outros elementos: Mo, Ni, Mn etc. Recentemente, foram disponibilizados aços de custo mais reduzidos (lean dúplex), em que há baixa concentração de Ni e Mn. Muitas vezes, o seu uso é limitado a partes críticas da estrutura, podendo se usada só nas barras mais externas!
  90. 90.  os aços inoxidáveis apresentam elevada resistente à corrosão devido à presença de camada passiva que tem sua formação e integridade dependente de inúmeras variáveis provenientes do meio de exposição, da composição química e dos fatores metalúrgicos característicos de cada tipo de aço inoxidável. Os aços inoxidáveis são ligas que contêm predominantemente Fe e uma porcentagem de Cr não inferior a 12 %, que é essencial para a formação de camada passiva. Outros elementos usualmente presentes são: Mo, N, Ni e Mn, sendo que no lean dúplex há baixa concentração de Ni e Mn.
  91. 91. Normalizações estrangeiras de vergalhões de aço inoxidável BS 6744:2009 Manutenção inaceitável Atender a vida útil de projeto Áreas críticas Diminuição do concreto de cobrimento e da qualidade do concreto
  92. 92. Normalizações estrangeiras de vergalhões de aço inoxidável ASTM A955:2010 Avaliação do risco de corrosão (taxa de corrosão ≤ 0,50 µm/ano)
  93. 93. 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 Resistência aos íons cloreto JJ JJJ JJJJ Resistência aos raios ultravioleta e a umidade JJJJ JJJ JJJJ Resistência à carbonatação JJJ JJJ JJJJ Proteção catódica JJJ JJ _ Proteção por barreira JJJJ JJJJ _ J JJ JJJ JJJJ Inexistente/Muito Pouca Baixo Regular Elevado Item Revestimento Zincagem
  94. 94. Galvanização Pintura Aço inox Reação química c/ o cimento LLL L L Alterações no projeto estrutural convencional LL LLL 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 LLL LLLL Custo adicional ao do aço-carbono LL LLL LLLL Elevação do custo adicional ao da obra convencional LL LLL LLLL Necessidade de pré-tratamento do aço para receber o revestimento L LL _ Necessidade de tratamento após revestimento LL L _ L LL LLL LLLL Inexistente/Muito Pouca Baixa Regular Elevada Revestimento Item Zincagem
  95. 95. Vídeo – Lab. De Corrosão e Proteção Google: IPT + Corrosão
  96. 96. aaraujo@ipt.br Aaraujobonini@gmail.com lcp@ipt.br Laboratório de Corrosão e Proteção Fone: +55 (11) 3767-4044 http://www.ipt.br/centros_tecnologicos/CTMM http://lattes.cnpq.br/7121918010413028 Obrigada! “A mente que se abre a uma nova ideia jamais voltará ao seu tamanho original.” Albert Einstein

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