Artigo carbonatação x vida util

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Autor do Artigo1
RESUMO
Contexto (não incluir as palavras que indicam os componentes do resumo,
como “Contexto”): xxxxxx xxxxxx xxxxx x xx xxxxx xxxxxxxx xxxx xxxxxxxx xxx
xxxxxx x Lacuna: xxx xxxxxxx xxxxxxx xx xxxxxxxxxx xxxxxx xxxxxxxxx xxxxxxxxx
xx Objetivo: xxxxxx xxxxxxxxxxxxx xx x xxxxxxx xx xxxxxxxx xxx xxx xxxx xxx xxxx
xxxxx xxxxxxxxxxxxx Metodologia: xxxx xxxxxxxxxxx xxxxxxxxxxxxxxx xxxxx
xxxxxxxxx xxx Resultados: xxxx xxxxxxxxxxxxxx xxxxx x xxxxxxxxxxxx xxxx
xxxxx Conclusão: xx xxxxxxxxxx xxxxxxxxxxxxx xxxxxxxxxxxxxxxxx
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1. INTRODUÇÃO
O concreto armado apesar de ser uma associação inteligente de materiais,
ser versátil e durável, está sujeito a vários tipos de deterioração, que podem ser
causados por um grande número de mecanismos.
Dentre eles a corrosão de armaduras tem se mostrado o de maior incidência
e que maiores prejuízos econômicos tem trazido aos países.
Segundo ANDRADE & GONZALES (1978) os custos econômicos diretos
da corrosão são estimados entre 1,25 e 3,5% do produto interno bruto dos
países desenvolvidos.
CARMONA & MAREGA (1988), DAL MOLIN (1988) e NINCE
(1996) encontraram para o problema da corrosão de armaduras em
edificações uma incidência da ordem de 30%.
As armaduras no interior do concreto estão protegidas da corrosão por
estarem em um pH alcalino, em torno de 13. Essa condição denominada de
passivação pode ser alterada por ação de agentes agressivos como o CO2
atmosférico ou a presença de íons cloreto.
1 graduando do curso de Engenharia Civil na Universidade do Vale do Rio dos Sinos Bolsista de Iniciação
Científica XXXXXXX

Às reações químicas entre os componentes do cimento hidratado e o CO2 se
dá o nome de carbonatação. Essas reações provocam a redução intersticial
dos poros do concreto e quando atingem a profundidade da armadura a deixam em
condições de desenvolver um processo corrosivo.
Nas grandes cidades a corrosão de armaduras induzida pela carbonatação é
um problema frequente, a exemplo o resultado de inspeções detalhadas realizadas
em 27 escolas públicas na cidade de São Paulo que mostrou que 96% dessas
estruturas apresentavam danos relacionados com a carbonatação do concreto
(LEVY & HELENE, 2000).
Existem muitos trabalhos que buscam explicar os fatores intervenientes
na carbonatação e também desenvolver modelos matemáticos para a previsão
do fenômeno (HAMADA, 1968; SMOLCZIK, 1968; HELENE, 1981; TUUTTI, 1982;
ANDRADE, 1992).
A tendência atual para a previsão do tempo até a despassivação, ou seja, o
tempo necessário até que a carbonatação atinja a armadura no interior da
estrutura é combinar os modelos matemáticos decorrentes dos mecanismos de
transporte com métodos probabilistas, sendo necessário conhecer os
parâmetros estatísticos da carbonatação e também dos cobrimentos de armadura
para uma análise mais profícua do problema (HELENE, 1997).
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2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

A carbonatação é um dos principais fenômenos físico-químicos que pode
limitar a vida útil das estruturas de concreto armado. Através da redução da
alcalinidade do concreto, altera as condições de estabilidade química da película
passivante da armadura, criando condições favoráveis para o início do processo
corrosivo (ver Figura 13). Essa redução resulta das reações entre o dióxido de
carbono (CO2)48 da atmosfera e os produtos de hidratação do cimento, na
presença de umidade. Como resultado tem-se a redução do pH do concreto,
originalmente maior que 12,5, para valores em torno de 8,5 (BAKKER, 1988,
MEHTA e MONTEIRO, 2008).
A carbonatação inicia a partir da superfície para o interior do concreto,
alterando a alcalinidade (devido à redução do pH) e a estrutura porosa do material
(devido à precipitação dos carbonatos). No avanço da frente de carbonatação49
são identificadas três zonas distintas: uma carbonatada; outra parcialmente
carbonatada; e uma não carbonatada, com pH aproximadamente de 8,3, 10 e >12,5,
respectivamente. No tempo t0, o concreto encontra-se com o pH inalterado, sem
zona carbonatada. Com o ingresso do CO2 através do concreto no tempo (t1 e t2)
e as reações deste gás com o hidróxido de cálcio (Ca(OH)2) disponível na matriz
cimentante ocorre a formação do carbonato de cálcio (CaCO3), e a conseqüente
redução do pH do concreto. Quanto esse processo chega às proximidades da
armadura (tn), diz-se que a mesma está despassivada50 (desprotegida), estando
suscetível à corrosão. Neste último estágio diz-se que a estrutura atingiu a
vida útil de projeto (HELENE, 1993) ou o Estado Limite de Durabilidade51 (ISO
13823, 2008).
Logo, o avanço da frente de carbonatação está diretamente atrelado à
facilidade que o CO2 encontra para difundir-se através do cobrimento do
concreto (x) no tempo (t). São preponderantes neste processo fatores
relacionados ao concreto (compacidade, conteúdo de hidróxido de cálcio e de óxido
de cálcio disponível para a reação52, entre outros), às condições ambientais e às
condições de exposição.

De maneira geral, define-se a carbonatação como um processo de
neutralização da fase líquida intersticial saturada do hidróxido de cálcio (Ca(OH)2) e
outros compostos hidratados da matriz cimentante, pelo dióxido de carbono (CO2)
que precipitam como carbonato de cálcio (CaCO3) na presença de umidade
(H2O). A reação principal que caracteriza esse processo de transformação é
representada na forma simplificada, na Equação 2.
3.4 CORROSÃO DA ARMADURA EM CONCRETOS CARBONATADOS
O processo de corrosão do aço imerso no concreto deriva de uma
combinação de fatores, existindo uma vasta literatura sobre o tema no mundo. A fim
de embasar o tema de pesquisa deste trabalho, os principais aspectos da corrosão
das armaduras serão discutidos de forma resumida.
Os principais agentes agressivos desencadeadores da corrosão são os íons
cloreto (Cl-) e o gás carbônico (CO2), que podem agir isolados ou de forma
concomitante. Todavia, face ao objetivo deste estudo, a corrosão será relatada
sob o ponto de vista da carbonatação. A corrosão devida ao ataque de íons cloreto é
descrita em detalhes nos trabalhos de Andrade e González (1988) Helene (1993) e
Cascudo (2000), entre outros.
De modo geral, a corrosão é a deterioração de um material, geralmente
metálico, frente à ação química ou eletroquímica do meio ambiente, associada
ou não a esforços mecânicos (GENTIL, 1996). Segundo o autor, pode-se admitir a
corrosão como o inverso do processo metalúrgico, ou seja, o metal retorna a seu
estado original.
O mecanismo de corrosão do aço para construção civil pode ser classificado
conforme sua natureza em corrosão química (em meio não-aquoso) e corrosão
eletroquímica (em meio aquoso). Segundo Gentil (1996), a corrosão de natureza
química, conhecida também como oxidação, decorre da reação dos átomos do ferro
com o oxigênio da atmosfera (reação gás- metal), formando uma película contínua e
uniforme de produtos de corrosão (óxidos de ferro) na superfície da armadura.

Helene (1993) destaca que este processo é muito lento à temperatura
ambiente, podendo ser significativo somente em temperaturas elevadas.
Já a corrosão de natureza eletroquímica somente ocorre em meio aquoso,
decorre da formação de pilhas ou células de corrosão quando existe um eletrólito,
uma diferença de potencial (ddp) e oxigênio, sendo acelerada na presença de
agentes agressivos. O eletrólito é formado a partir da umidade de equilíbrio ou da
que ingressa através do concreto. A diferença de potencial pode ser devida a
variações de umidade, aeração, concentração de agentes agressivos, tensões no
aço ou concreto e outros fatores, entre dois pontos da armadura. O oxigênio está
presente na atmosfera e ingressa através do concreto por difusão. Esse processo
resulta na formação de produtos de corrosão e na liberação de energia, processo
inverso da Metalurgia Extrativa, em que o metal retorna ao seu estado original, tem
características expansivas. Esse é o tipo de corrosão que causa problemas às
estruturas de concreto armado.
Segundo a literatura (CEB 152, 1984; GENTIL, 1996 e ANDRADE, 1998), o
mecanismo da corrosão eletroquímica se caracteriza pela formação de uma célula
de corrosão (Figura 22), criando sobre a superfície do metal duas zonas, uma
anódica e outra catódica.
3.5 MODELOS DE PREVISÃO
Nas últimas décadas, a comunidade científica internacional dedicou um
enorme esforço no desenvolvimento de métodos e modelos para a previsão de vida
útil de estruturas de concreto amado (SIEMES et al., 1998), sendo que os estudos
baseados em modelos probabilistas da degradação do concreto foram intensificados
nos últimos 10 anos (SUDRET, 2008). Segundo o pesquisador, vários modelos
desenvolvidos são capazes de representar, o processo de degradação,
apresentando um nível adequado de confiabilidade, os quais podem gerar
contribuições para o desenvolvimento de projetos orientados à durabilidade
estrutural.
Como resultado, vários modelos de estimativa da profundidade carbonatada e
de previsão de vida útil foram estabelecidos nos últimos anos, os quais

possibilitaram avanços consideráveis no entendimento do comportamento das
estruturas de concreto expostas ao ar ao longo do tempo.
Segundo Mehta (1994), existem três elementos chaves que devem ser
levados em consideração no momento de se tentar estabelecer um modelo
confiável para predição da vida útil das estruturas: (i) uma definição precisa do
material (concreto); (ii) uma devida caracterização do meio ambiente; e (iii) um
arquivo de dados de resultados de ensaios acelerados de durabilidade. O autor
ainda relata que a modelagem dos parâmetros intervenientes nas diversas
formulações para previsão de vida útil em estruturas de concreto armado é difícil de
ser realizada, em virtude da complexidade existente entre as formas de
deterioração. Ressalta-se que de 1994 – quando Mehta chama atenção às
dificuldades do processo de modelagem – até o momento, foram obtidos avanços
consideráveis na modelagem do processo de degradação. Contudo a tarefa de
simular apropriadamente os principais fatores atuantes e suas interações ainda
permanece, sendo um desafio para novas pesquisas.
No sentido de entender os mecanismos de deterioração, sua cinética e sua
ação nas estruturas de concreto, inúmeros estudos têm emergido da
comunidade técnico-científica. Como resultado, vários modelos e métodos
destinados à estimativa da profundidade carbonatada foram estabelecidos nos
últimos anos, os quais têm possibilitado avanços consideráveis no entendimento do
comportamento do concreto armado ao longo do tempo e nas estimativas de vida
útil.
Diversas formulações encontradas na literatura internacional (MORINAGA,
1990; UJI et al.,1990; MANGAT, 1994; YAMAMOTO, 1995, CEB 238, 1997;
PAPADAKIS, VAYENAS e FARDIS, 1991a) e nacional (HELENE, 1993; DA SILVA,
1998 e ANDRADE, 2001) advêm de esforços da comunidade técnico-científica, no
sentido de entender e modelar os fatores que influenciam a durabilidade das
estruturas de concreto, e conseqüentemente, a vida útil das mesmas. Em geral,
essas formulações são baseadas no modelo de Tuutti (1982), que propõe dois
períodos para processo de degradação (iniciação e propagação), os quais são
modelados separadamente.

Dentre os modelos destinados à predição da profundidade de
carbonatação do concreto (iniciação da corrosão), uns são baseados na
relação água/cimento (HAMADA, 1969; VESIKARI, 1987), outros na resistência à
compressão axial do concreto (SMOLCZYK, 1976, BOB e BOB, 1991 e BOB e
AFFANA, 1993) e outros do coeficiente de difusão (SCHIESSL, 1976,
SENTLER, 1984, CEB 238, 1997) e demais propriedades do concreto.
Existem também inúmeros modelos mais complexos para estimar
profundidade carbonatada, cujos resultados dependem de variáveis que, na maioria
das vezes, são de difícil obtenção, como o modelo de Papadakis, Vayenas e Fardis
(1991a) e Hyvert (2009).
Em geral, modelos que consideram mais variáveis de entrada na
modelagem descrevem melhor o fenômeno em estudo, por outro lado são
mais complexos, dificultando as simulações. No entanto, modelos muito
simplificados (como o de TUUTTI, 1982) não inserem as principais variáveis que
influenciam o fenômeno, não o descrevendo conforme a realidade. A simulação com
um modelo desta natureza pode conduzir a erro na estimativa.
Segundo Muntean et al. (2005), os modelos complexos simulam o processo
de carbonatação numericamente e baseiam-se nas leis de conservação de massa
de CO2 e de água, acopladas.
Seu uso não é trivial e, muitas vezes, conduz a problemas de identificação
dos parâmetros. Os autores ainda enfatizam que o processo de carbonatação pode
ser completamente diferente de acordo com as condições experimentais e que não
há modelos que levem em conta todos os efeitos, o que faz com que as
interpretações dos ensaios acelerados sejam limitadas. Sanjuán, Andrade e
Cheyrezy (2003) salientam que são necessários mais ensaios do mesmo material
com diferentes concentrações de CO2 e umidades relativas para melhorar a
compreensão do fenômeno.
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(BUNZEN, 2006, p.30)
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3. DESCRIÇÃO E ANÁLISE DOS DADOS
3.1 Materiais e métodos
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3.2 Resultados e Discussão
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Fonte: Polydoro, Azzi (2011)
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4. CONSIDERAÇÕES FINAIS
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REFERÊNCIAS
AZZI, Roberta Gurgel; POLYDORO, Soely A.J. O processo de ensinar em cursos de
Psicologia na perspectiva dos estudantes. Avaliação Psicológica.
Porto Alegre, 2011, pp. 365-386. Disponível em:
http://pepsic.bvsalud.org/scielo.php?pid=S1677-
04712011000300008&script=sci_arttext

BUNZEN, Clecio. Da era da composição à era dos gêneros: o ensino de produção
de texto no ensino médio. Português no ensino médio e formação do professor.
São Paulo: Parábola Editorial, 2006.
KLEIMAN, Ângela. Leitura e prática social no desenvolvimento de competências no
ensino médio. In BUNZEN, Clecio, MENDONÇA, Márcia (org.). Português no
ensino médio e formação do professor. São Paulo: Parábola Editorial, 2006.

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