DESEMPENHO DE ARMADURAS DE AÇO-CARBONO ZINCADAS EM ESTRUTURAS DE CONCRETO FRENTE À CORROSÃO EM AMBIENTE MARINHO TROPICAL

1. COTEQ2017 - 044
DESEMPENHO DE ARMADURAS DE AÇO-CARBONO ZINCADAS EM ESTRUTURAS DE
CONCRETO FRENTE À CORROSÃO EM AMBIENTE MARINHO TROPICAL
Juliana L. Cardoso
1
, Adriana de Araujo
2
, José Luis S. Ribeiro
3
,
Mayara Stecanella Pacheco4
, Zehbour Panossian5
14ª Conferência sobre Tecnologia de Equipamentos
Copyright 2017, ABENDI, ABRACO, ABCM , IBP e FBTS.
Trabalho apresentado durante a 14ª Conferência sobre Tecnologia de Equipamentos.
As informações e opiniões contidas neste trabalho são de exclusiva responsabilidade do(s)
autor(es).
SINOPSE
Uma condição importante a ser considerada no projeto de estruturas de concreto armado em
ambiente marinho é a corrosão das armaduras de aço-carbono, em razão da presença de íons
cloreto. Dentre as diversas formas conhecidas para mitigar a corrosão e prolongar a vida útil
da estrutura, cita-se a adequada especificação do concreto e da espessura de cobrimento, a
adoção de materiais alternativos às barras de aço-carbono e/ou o emprego de técnicas
específicas de proteção das armaduras. Nesse cenário, a zincagem das barras de aço-carbono é
considerada uma forma economicamente viável de promover a proteção contra corrosão.
Assim, é importante conhecer a resistência à corrosão das barras de aço-carbono zincado,
visando prever o seu desempenho. Além disso, para alcançar o melhor desempenho das barras
de aço-carbono zincado, devem-se observar algumas condições adequadas de especificação,
armazenamento e utilização das barras em campo. O presente trabalho tem como objetivo
discutir as condições para que seja obtido o máximo desempenho dessas barras frente à
corrosão e apresentar os resultados preliminares de ensaios acelerados de corrosão de barras
de aço-carbono com e sem o revestimento de zinco embutidas em concreto. A análise das
condições iniciais dos ensaios de desempenho visa suprir uma lacuna verificada na literatura
especializada, contribuindo para o entendimento do mecanismo de proteção das barras de
aço-carbono zincadas.
Palavras-chave: corrosão; concreto armado; galvanização; zincagem; cloreto, ambiente marinho.
__________________________
1 Doutora em Ciências, Pesquisadora do Laboratório de Corrosão e Proteção - LCP da Fundação de Apoio ao
Instituto de Pesquisas Tecnológicas - FIPT e professora da FATEC-Osasco (e-mail: jcardoso@ipt.br).
2 Mestre em Habitação, Pesquisadora do LCP do Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo –
IPT.
3 Doutor em Ciências, Pesquisador visitante – IPT.
4 Mestranda, Bolsista FIPT.
5 Doutora em Ciências, Diretora de Inovação do IPT e professora convidada do Departamento de Metalurgia e
Materiais da EPUSP (e-mail: zep@ipt.br).

2. 1. INTRODUÇÃO
A corrosão das barras do concreto armado é considerada um dos maiores problemas na
durabilidade das construções civis em ambientes marinhos. A defasagem brasileira na
aplicação de tecnologias já consagradas na proteção contra a corrosão é muito séria, visto que
até países que não possuem centros de pesquisa fazem uso de técnicas alternativas de
proteção. Como exemplo, cita-se a Guatemala, que usa proteção catódica em píeres de
concreto armado (1). Portanto, a realização deste estudo e de outros quando aplicados nas
condições brasileiras é de fundamental importância, para a posterior divulgação das melhores
alternativas de proteção aplicáveis ao nosso país.
A opção pelo uso de armaduras zincadas é feita quando se deseja garantir ou aumentar
durabilidade de uma obra de concreto armado (2). Estima-se que a vida útil da estrutura que
utiliza o aço zincado como armadura é de quatro a cinco vezes superior à vida útil da estrutura
com a armadura de aço-carbono sem revestimento. A maior vida útil implica em menor custo
com a manutenção, o que compensa o aumento no custo inicial da obra com armadura
zincada, que é em torno de 5 % (3,4).
Apesar do uso de armaduras zincadas ser incipiente no Brasil, a norma ABNT NBR 8800 de
2008 – Projeto de estruturas de aço e de estruturas mistas de aço e concreto de edifícios (5)
(referenciada pela ABNT NBR 15575 de 2013 – Norma de desempenho (6)) – que menciona
a corrosão nos componentes de aço, sugere métodos de proteção contra corrosão, indicando
em seu Anexo N41, a “Galvanização a quente”. Recomenda inclusive que os projetistas
considerem o tipo de proteção anticorrosiva no início do projeto. Além disso, a norma ABNT
NBR 6118 de 2014 (7) cita a zincagem (galvanização) da armadura no item 7.7. No entanto,
mesmo com essas recomendações normativas, há ainda pouco conhecimento dessa técnica e a
disponibilidade de estudos que considerem as práticas construtivas brasileiras e os materiais
cimentícios locais.
Diante disto, está sendo desenvolvido um projeto no Laboratório de Corrosão e Proteção do
IPT objetivando caracterizar e avaliar o desempenho de diferentes materiais e métodos de
proteção de armaduras por meio de ensaios de laboratório e de campo em uma atmosfera
marinha do estado de São Paulo. Dentre os materiais estudados, incluem-se as barras de
aço-carbono zincadas.
No presente trabalho, é apresentada uma revisão da literatura sobre o comportamento das
barras de aço-carbono zincadas embutidas em concreto de boa qualidade, levantando as
condições adequadas de instalação das barras que devem ser atendidas para alcançar o melhor
desempenho das estruturas. Também serão apresentados resultados preliminares de ensaios
realizados em laboratório, em comparação às barras de aço-carbono, de forma a demonstrar o
comportamento das barras zincadas à luz das informações levantadas da literatura.

3. 2. CARACTERÍSTICAS DAS BARRAS ZINCADAS
O zinco pode ser aplicado na superfície do aço de diversas formas, porém para aços
estruturais, em geral com espessuras acima de 5 mm, a zincagem por imersão a quente é a
forma mais amplamente empregada (2,8).
O processo de zincagem por imersão a quente consiste na imersão das barras de aço-carbono
em soluções de decapagem, banho de fluxagem e banho de zinco fundido a uma temperatura
de 435 °C a 460 °C. Em geral, é feita a imersão final em uma solução de resfriamento com
água ou em solução cromatizante. O resultado do processo é a formação de uma camada
externa de Zn puro e também de camadas intermetálicas de Fe-Zn, com teor de ferro variando
de 6 % a 28 % (8).
O que diferencia o processo de zincagem por imersão a quente dos outros processos é que o
revestimento resultante está metalurgicamente ligado ao aço, garantindo um revestimento
resistente e aderente, com resistência à abrasão e ao manuseio pesado, podendo ser dobrado
sem danos substanciais no que se refere à resistência à corrosão (2).
O processo de imersão a quente se aplica tanto para barras retas como para barras
conformadas (dobradas) e, também, para armaduras montadas, telas soldadas, estribos, entre
outros. Cita-se a norma ASTM A767 de 2009 (reaprovada em 2015) (9) para a execução e o
controle da qualidade da zincagem de barras e a norma ASTM A123 de 2015 (10) para a
zincagem de armaduras já montadas.
Segundo a literatura dedicada às armaduras zincadas (11), dependendo da agressividade da
condição de exposição, um revestimento com espessura de zinco de 80 μm a 200 μm (barra de
diâmetro entre 8 mm e 16 mm) pode conferir uma proteção adequada às estruturas de
concreto armado contra corrosão. Espessuras maiores que 200 μm não são recomendadas,
pois podem resultar no aumento significativo de defeitos durante o dobramento da barra e
prejudicar a aderência ao concreto (8). O valor de 250 μm é o máximo admitido para barras a
serem dobradas após a zincagem (8).
3. MECANISMO DE PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
O zinco, quando exposto à atmosfera, é oxidado formando o óxido de zinco (ZnO) ou o
hidróxido de zinco (Zn(OH)2), esse último em atmosferas muito úmidas. Esses compostos são
insolúveis atuando como um filme passivo (2,3,12). Quando a armadura de aço zincado está
embutida em concreto, a formação do filme passivo ocorre devido à reação entre o zinco e a
pasta úmida de cimento, quando a barra não está cromatizada, ou quando a barreira
promovida pela cromatização é rompida. A presença de umidade, associada à presença do
hidróxido de cálcio, leva à formação de hidroxizincato de cálcio (Ca[Zn(OH)3]2.2H2O),
conhecida como CaHZn, sobre a armadura zincada.

4. Em concreto armado, a faixa de pH em que há formação de um filme passivo sobre o zinco
não é bem estabelecida. Yeomans, editor de uma obra dedicada a armaduras zincadas
(Galvanized Steel in Concrete), reúne vários autores, cada um dos quais cita faixas diferentes
de pH. No capítulo 1 (2), cita que o zinco se passiva em concreto em valores de pH entre 8 e
12,5, decorrente da formação de um filme protetor de produto de corrosão que é reativamente
insolúvel abaixo de pH 12,5.
Lourenço e Sousa (3) citam que a capacidade protetora do filme CaHZn é ótima na faixa de
pH entre 12,0 e 12,8 sendo, portanto, aconselhável que o pH do concreto em contato com a
armadura zincada esteja entre esses valores. Segundo esses autores, para um pH acima de
13,3, o zinco passa para o estado ativo e sofre corrosão generalizada. Para pH’s entre 11 e 12,
pode se formar um filme poroso de ZnO que não atua como um filme protetor.
Pokorny (13), em uma ampla revisão bibliográfica, esclarece que, em pH’s abaixo de 11,5,
ocorre a formação de ZnO e Zn(OH)2 na superfície do aço zincado, e que esses produtos de
corrosão não são capazes proteger a superfície da corrosão localizada. Em pH de 11,5 a 12,2,
ocorre a mudança na proporção de ZnO em relação aos Zn(OH)2, que diminui discretamente a
taxa de corrosão. Porém, em pH de 12,6 a 13,3, verifica-se a formação do composto CaHZn, a
partir do Zn(OH)2 que garante a formação de uma camada passiva na superfície da barra. Por
fim, em pH’s acima de 13,3, a superfície não se passiva. Cita-se, também, que a formação da
camada passiva ocorre durante o primeiro mês do preparo do concreto.
Na literatura, verifica-se também a preocupação quanto à formação de gás hidrogênio durante
a passivação do revestimento de zinco, o que poderia trazer problemas de aderência no
concreto. No Capítulo 8 da obra de Yeomans, Kayali (14) menciona que se a reação para
formação do CaHZn ocorrer sobre o zinco puro, não se espera a formação de grandes
quantidades de bolhas gás hidrogênio junto à superfície das barras recém-embutidas, visto que
a cinética de redução do hidrogênio sobre o zinco é baixa. No entanto, se há exposição de
camadas intermetálicas, a exposição da liga Fe-Zn favorece a cinética de formação de bolhas
de gás hidrogênio que passa a ser produzida em quantidades consideráveis e suas
consequências ainda precisam ser mais bem investigadas, especialmente quanto à diminuição
da aderência barra/concreto (13).
O mecanismo de proteção do zinco ao aço-carbono descrito anteriormente é caracterizado
como barreira, porém o zinco também pode proteger o aço por proteção catódica. Em relação
ao efeito da camada de zinco na proteção catódica da armadura de aço, a literatura (3) cita
que, em um meio contendo íons cloreto, o revestimento de zinco pode proteger catodicamente
regiões não revestidas da superfície do aço. A proteção catódica exercida pelo depósito de
zinco está relacionada com a nobreza menor do zinco em relação ao aço, em temperaturas
inferiores a 60 °C (3). Nessa situação, ocorre a formação de uma pilha galvânica, com o
depósito de zinco atuando como anodo e a superfície do aço, exposta diretamente ao meio
corrosivo em fissuras do depósito de zinco, atuando como catodo e sobre o qual ocorre o
processo de redução dos íons hidrogênio provenientes da água de poro.

5. A proteção catódica exercida pelo revestimento de zinco ao aço-carbono embutido no
concreto tem sido verificada experimentalmente, uma vez que se nota diminuição progressiva
do depósito de zinco na região diretamente exposta ao meio corrosivo (concreto contaminado
com íons cloreto), sem ser constatada a corrosão do aço enquanto a camada de zinco estava
presente (3). Quando o revestimento é completamente consumido em pequenas áreas da
superfície, o zinco continua a fornecer proteção sacrificial a alguns milímetros de distância
(2,15).
A previsão da vida útil total do revestimento zincado, quando embutido em concreto é
baseada no período de tempo que o zinco leva para despassivar, o qual é conhecidamente
maior que o do aço-carbono, somado ao tempo de consumo do próprio zinco e das camadas
de liga do revestimento (2). A superioridade do zinco é bem expressiva quando a
contaminação de cloreto não é excessiva, como aquelas observadas em concreto de boa
qualidade que foi adequadamente compactado e curado e a camada de cobrimento possui
espessura adequada às condições de exposição severas típicas de ambientes severos, com alta
concentração de cloretos (2,16).
Em condições que a concentração de cloreto é alta ou extrema, típicas de estruturas expostas a
forte agressividade ambiental ou em estruturas em que o concreto é de baixa qualidade (fator
água/cimento maior que 0,6) e apresenta baixa espessura camada de cobrimento das
armaduras (de 15 mm a 20 mm ou menos), a vida útil total de estruturas com armaduras
zincadas pouco se difere da vida útil daquelas em que as armaduras não foram zincadas
(2,16).
4. FATORES QUE INFLUENCIAM O DESEMPENHO DE ARMADURA ZINCADA
Os principais fatores que podem elevar a vida útil da estrutura de concreto armado e diminuir
a frequência de manutenção são apresentados a seguir.
4.1. Cromatização
Como o zinco é um metal muito reativo, a comercialização dos produtos zincados é feita
usualmente com a aplicação de um acabamento capaz de oferecer proteção ao revestimento
durante armazenamento e transporte. Durante muito tempo, a cromatização foi o único
acabamento superficial utilizado, porém, verificou-se que os cromatos são muito prejudiciais
à saúde humana. Com isso, políticas de preservação do meio ambiente e de políticas de
segurança ao trabalho e ao consumidor incentivaram a criação de novos acabamentos e o uso
da cromatização ficou restrito a alguns setores em que não existe outra opção ambientalmente
correta e com mesma eficiência.
Para as armaduras zincadas, a cromatização ainda é largamente usada, pois além de proteção
contra corrosão durante armazenamento e transporte, oferece proteção adicional por evitar as
reações do zinco com os hidróxidos da pasta de cimento fresco e, consequentemente, evitar a

6. formação de gás hidrogênio. Nos valores de pH típicos de pastas de cimento, essas reações
podem passivar o revestimento decorrente da formação de CaHZn, conforme já mencionado.
A norma ASTM A1060 de 2016 (17) informa que se pode aplicar uma camada de
cromatização para minimizar a reação citada. A norma ASTM A767 de 2009 (reaprovada em
2015) (9) recomenda a aplicação da cromatização e apresenta uma formulação específica.
Ambas as normas informam que a cromatização pode ser realizada com soluções proprietárias
que forneçam camadas cromatizadas equivalentes à da formulação específica que é
apresentada na ASTM A767 de 2009 (reaprovada em 2015) (9).
A maior resistência à corrosão promovida pela cromatização foi verificada
experimentalmente, em uma condição de pasta de concreto contaminada com até 1 % de
cloreto. Enquanto o revestimento de zinco sem a cromatização apresentou potencial de
corrosão entre -1000 mV (ECS) e -1100 mV (ECS) e densidade de corrente de
aproximadamente 9,0 A/cm2
, o revestimento cromatizado apresentou potencial de corrosão
entre -400 mV (ECS) e -600 mV (ECS) e densidade de corrente de aproximadamente
0,15 A/cm2
(18,19).
Finalmente, menciona-se que estudos recentes questionam a cromatização, por esta postergar
a formação do CaHZn na superfície do vergalhão e, assim, adiar os efeitos positivos que o
CaHZn fornece na proteção da barra (20).
4.2. Exposição da armadura zincada à corrosão atmosférica antes de sua instalação
Geralmente, as armaduras de uma estrutura de concreto armado permanecem armazenadas no
canteiro de obras até a sua utilização, ficando sujeitas à ação corrosiva da atmosfera local. Se
a armadura é de aço-carbono sem revestimento, dependendo do tempo e da atmosfera a qual
ficou exposta, pode sofrer uma perda de espessura significativa, mesmo antes de ser inserida
no concreto. Já a armadura zincada exposta às mesmas condições sofrerá menos perda de
espessura decorrente do fato do zinco apresentar menores taxas de corrosão atmosférica do
que as do aço-carbono (3,21).
Atenção deve ser dada à exposição das armaduras zincadas e cromatizadas antes da
concretagem em períodos de alto índice pluviométrico, pois o filme de cromatização é
lixiviado pela chuva. Para contornar esse problema, quando não existe a possibilidade de
mantê-las em local abrigado, a literatura cita a alternativa prática de adicionar cromatos na
massa de concreto. Segundo o ACI 201.2R (22), isso é feito com a adição na água de
amassamento de 400 ppm de cromatos. Há citação afirmando que o cimento contém teores de
cromatos em níveis suficientes para passivar a armadura, sendo constatado que um teor
mínimo de 20 ppm de cromatos na mistura final do concreto já é suficiente. No entanto, a
mesma citação alerta que se deve confirmar a presença de cromatos no concreto (3). Embora
os tipos de cimentos nacionais sejam diferentes dos produzidos no exterior, tal citação pode
ser válida, uma vez que alguns cimentos apresentam com teores de Cr(VI) acima de 2 mg/kg,

7. que é a concentração estabelecida pela diretriz europeia. Ressalta-se que em algumas amostras
as concentrações de Cr(VI) atingiram valores seis vezes acima do limite permitido (23).
4.3. Formação de produto de corrosão com menor volume
A corrosão da armadura de aço em uma estrutura de concreto resulta na formação de um
produto de corrosão volumoso. Dependendo do tipo de produto de corrosão, o volume pode
ser de dois a dez vezes maior do que o volume do material que lhe deu origem. A presença
desse material exerce uma força sobre a camada de concreto (de 3 MPa a 4 MPa) provocando
formação de fissuras. Essas fissuras se propagam em direção paralela à armadura. A contínua
formação das fissura provoca a ruptura do concreto, expondo a armadura e intensificando a
taxa de corrosão (2,3).
A armadura zincada, por sua vez, apresenta uma taxa de corrosão muito baixa e, na ausência
de cloreto, o produto da corrosão do zinco apresenta volume significativamente menor que o
da barra não zincada. O produto de corrosão do zinco se desprende na forma de pó e
colmatando os poros do concreto no entorno da armadura. Portanto, o baixo volume do
produto de corrosão do zinco diminui significativamente a probabilidade de formação de
fissuras e tensões interna que resultam na ruptura local do concreto de cobrimento. Além
disso, o preenchimento local dos poros região na interface concreto/barra torna essa área
menos permeável à água, podendo restringir o transporte de substâncias agressivas (como
cloreto) (2,3,16,21).
4.4. Uso parcial de armaduras de aço zincado
As armaduras de aço zincadas devem ser usadas para substituir toda a rede de armaduras de
aço de uma obra e não apenas para substituir somente a malha mais externa da rede, ou seja,
aquela com menor cobrimento de concreto e, portanto, a mais sujeita à ação de cloretos (24).
Diversas pesquisas foram realizadas, em particular nos EUA, para investigar o
comportamento do uso parcial de armadura zincada em pontes e construção de estradas
expostas a altos níveis de cloretos acumulados, devido à aplicação de sal de degelo ou à
exposição em ambiente marinho. No caso de uso de aço zincado em toda a rede da laje do
tabuleiro de uma ponte, quando ambas as malhas são zincadas, a densidade de corrente do
zinco verificada em campo foi muito baixa. Por outro lado, foi verificada corrosão
significativa do zinco, quando barras zincadas foram utilizadas somente na malha superior e
barras de aço-carbono na malha inferior (2). Essa corrosão foi especialmente severa quando o
teor de cloretos era alta junto à armadura superior zincada e muito baixa junto à armadura
inferior de aço (2).

8. 5. METODOLOGIA
Para a avaliação do desempenho do aço-carbono zincado, em relação ao aço-carbono sem
revestimento, foram utilizadas barras de aço-carbono CA-50 com 10 mm de diâmetro,
cortadas em peças de 500 mm. Barras desse mesmo material foram submetidas ao processo de
zincagem por imersão a quente. Após o resfriamento do processo de zincagem, as barras
foram passivadas em solução de dicromato de sódio, conforme indicado na norma
ASTM A767: 2015 (9).
As barras de aço zincadas e cromatizadas foram caracterizadas antes de serem embutidas no
concreto. O perfil metalográfico do revestimento é apresentado na Figura 1. Verifica-se que a
superfície do revestimento de zinco não apresenta uma camada contínua de zinco puro, sendo
essa intercalada por intermetálicos aflorados de Zn-Fe, com espessura média de
(100 ± 40) μm. Na Tabela 1, é apresentado o resultado da análise da superfície do zinco por
EDS. Pode-se verificar que foi detectado cromo o que indica que a camada foi de fato
cromatizada.
Figura 1 - Imagem de perfil do revestimento de zinco por
imersão a quente da barra de aço-carbono.
Tabela 1 – Elementos identificados por EDS na
superfície do revestimento.
Elemento Resultado (% em massa)
Zn 76,44
C 10,12
O 10,09
Pb 1,91
Al 0,62
Fe 0,46
Cr 0,36
Zn puro Intermetálicos
Zn-Fe
Aço-carbono

9. Foram preparados corpos de prova de concreto com base nas normas ASTM A955: 2015 (25)
e ASTM G109: 2007 (26). Devido à heterogeneidade do concreto, 12 corpos de prova de cada
material de barra foram feitos para este estudo. Os corpos de prova com barras de
aço-carbono foram identificados com a sigla AC e os corpos de prova com barras de
aço-carbono zincadas e cromatizadas foram identificados com a sigla Zn.
Os corpos de prova foram moldados em blocos prismáticos de concreto com dimensões de
400 mm x 150 mm x 150 mm, conforme mostrado na Figura 2. Três barras, com comprimento
de 500 mm cada, foram embutidas no bloco, uma na parte superior e duas na parte inferior,
com disposição triangular. A espessura de cobrimento da barra superior foi fixada em 20 mm.
Uma fissura artificial 0,3 mm de abertura, 260 mm de comprimento e 15 mm de profundidade
foi feita na parte central da superfície superior do bloco de concreto, alinhada com a barra
superior. Com essas dimensões, a fissura ficou posicionada a uma distância de 5 mm da barra
superior. Maiores detalhes da preparação dos corpos de prova podem ser encontrados em
trabalho anterior (27).
Figura 2 - Corpo de prova de concreto para avaliação do
comportamento das barras de aço-carbono sem revestimento e
de aço-carbono zincado e cromatizado com sistema para
conexão das barras ao resistor.
Corpos de prova com essa disposição das barras comparam-se as barras instaladas em uma
edificação, em que a barra superior se assemelha a condição barras externas da estrutura
expostas à atmosfera contaminante, enquanto que as barras inferiores se assemelham às barras
internas, expostas ao ambiente com menor contaminação.
A especificação do traço de concreto utilizado na confecção dos blocos levou em
consideração a disponibilidade no mercado do tipo de cimento com características mais
próximas àquelas indicadas pelas normas ASTM A955: 2015 (25) e ASTM G109: 2007 (26).
Segundo a ASTM G109: 2007 (26), a dimensão dos agregados deve estar entre 9,5 mm e
19 mm. Optou-se pelo uso de agregados de até 9,5 mm para ser compatível com cobrimento
de 20 mm adotado sobre a armadura superior. O traço utilizado incluiu 420 kg/m3
de cimento
CP V ARI, 30 kg/m3
de metacaulim, 225 kg/m3
de areia de quartzo, 439 kg/m3
de areia

10. artificial, 924 kg/m3
de brita 0 (4,8 mm a 9,5 mm), 0,65 L/m3
de glenium e 225 kg/m3
de
água. A relação água/cimento foi de 0,535 e o abatimento foi de (100 ± 20) mm. Adotou-se
cura por quatro semanas em câmara úmida e exposição à atmosfera natural interna por quatro
semanas para a secagem dos corpos de prova. O pH foi determinado em uma amostra do
concreto citado, que apresentou valor 12,4.
A metodologia adotada para os ensaios de desempenho dos corpos de prova de aço-carbono
sem revestimento foi baseada na norma ASTM G109: 2007. Os corpos de prova foram
submetidos a ciclos de contaminação com cloreto e secagem. A contaminação foi feita
mantendo-se um reservatório fixado sobre a fissura artificial preenchido com 400 mL de
solução a 3 % de NaCl por duas semanas. Após duas semanas de contaminação, a solução foi
retirada e assim conservada por duas semanas para promover a secagem do concreto.
Antes do início dos ciclos, um resistor de 100 Ω foi conectado entre a barra superior e as
barras inferiores curto-circuitadas, conforme indicado pela ASTM G109: 2007 (26). Na
Figura 2 é possível verificar uma caixa preta no bloco de concreto onde foi fixado o resistor.
Com isso, foi possível medir a corrente que circulava entre a armadura superior e as duas
armaduras inferiores, chamada de corrente de macrocélula. O conceito de macrocélula foi
definido em trabalho anterior (27). A ligação elétrica entre as barras foi feita de modo a
desconectar uma barra de outra, quando necessário.
Com esse resistor entre as barras, torna-se possível calcular a corrente que transita entre a
barra superior e as barras inferiores curto-circuitadas do corpo de prova, por meio da medida
da diferença de potencial entre os terminais do resistor. A corrente foi calculada utilizando a
Lei de Ohm. A carga acumulada, por sua vez, foi calculada pela seguinte Equação 1, indicada
pela ASTM G109: 2007 (26).
(1)
Em que CA é a carga acumulada, em coulombs, t é o tempo decorrido entre o início do ensaio
e a medida da corrente, em segundos, I é o valor da corrente medida no tempo t, em amperes,
e x é ciclo atual.
Os ensaios de desempenho dos corpos de prova com barras de aço-carbono zincadas e
cromatizadas foram similares aos de aço-carbono sem revestimento. No entanto, antes do
início dos ciclos de contaminação e secagem, quatro ciclos de molhamento com água de poro
(solução saturada de hidróxido de cálcio) e secagem foram realizados com o objetivo de
garantir a passivação do revestimento de zinco.
Para o monitoramento do comportamento das barras ao longo do processo de contaminação
(ou molhamento) e secagem dos corpos de prova, foram realizadas medidas de potencial e
levantamento de curvas de polarização linear. O potencial de circuito aberto da barra superior

11. (desligado das demais barras) foi medido utilizando um eletrodo de referência de Ag/AgCl
3 mol/L ( = -208 mV em relação ao eletrodo de hidrogênio). O potencial do resistor
também foi medido, de forma a obter a corrente de macrocélula, o que permite calcular a
quantidade de carga que foi passada das barras inferiores (catódicas) para a barra superior
(anódica). Ambas as medidas foram realizadas sempre ao final da segunda semana de
exposição à solução salina (ou água de poro) em cada ciclo, o que garante que o corpo de
prova estava adequadamente úmido, favorável à medição.
As curvas de polarização foram realizadas utilizando potenciostato PARSTAT 2273, marca
PAR, com a aplicação de potencial (±10 mV) em relação ao valor de potencial de circuito
aberto e medindo a corrente resultante (28). O emprego de polarização de apenas ±10 mV
possui vantagens interessantes para avaliações experimentais de corrosão, pois o sistema
ensaiado sofre menos perturbação e os problemas de queda ôhmica são menos acentuados
(29).
Para a caracterização do produto de corrosão da barra zincada e cromatizada, foram feitas
imagens de microscopia de varredura e obtidos espectros de difração de raios X, utilizando,
respectivamente, o microscópio Quanta 400 FEG, da FEI Company e o difratômetro D2
Phaser, da Bruker.
6. RESULTADOS
Para facilitar a visualização dos resultados, são apresentados os resultados obtidos em seis
corpos de prova, que representam o comportamento de todos os demais.
Na Figura 3, são apresentados os valores de potencial de circuito aberto medidos nas barras de
aço-carbono sem revestimento. Nota-se que os valores de potencial estão limitados à faixa
entre -115 mV e -142 mV medidos em relação Ag/AgCl 3 mol/L e que eles se mantêm
praticamente invariantes ao longo dos ciclos.
A norma ASTM C876: 2015 (30) referente à metodologia de determinação de potenciais de
corrosão cita que a faixa de potencial entre -108 mV e -258 mV (convertidos em relação ao de
Ag/AgCl 3 mol/L) indica a ocorrência de corrosão incerta. Com isso, considera-se que as
barras de aço-carbono estão em condição passiva.
A pouca variação do potencial medido nas barras ao longo do tempo é um indicativo de
condição estável das barras no concreto, indicando que, apesar de estar sendo utilizada
solução com NaCl para a realização dos ciclos, a quantidade de cloretos não foi suficiente
para romper a condição de passivação das barras, durante os quatro ciclos apresentados.
Na Tabela 2, são apresentados os valores de carga acumulada durante um ciclo (30 dias),
calculada a partir dos valores de potencial medidos sobre os resistores instalados entre as

12. barras dos corpos de prova de aço-carbono sem revestimento. A carga acumulada é calculada
conforme indicado na norma ASTM G109: 2007 (26). Nota-se que os valores de carga
acumulada são menores que 1 C e que alguns valores são negativos
Figura 3 – Potencial de circuito aberto das barras de aço-carbono sem revestimento medido em seis
corpos de prova, ao longo de quatro ciclos de contaminação e secagem.
Tabela 2 – Carga acumulada calculada a partir da medida de potencial do
resistor de 100 Ω posicionado entre as barras superior e inferiores curto-
circuitadas, nos corpos de prova de aço-carbono sem revestimento.
Ciclos
Carga (C)
AC-1 AC-2 AC-3 AC-4 AC-5 AC-6
1 -0,03 -0,10 0,06 -0,09 0,10 -0,04
2 -0,03 -0,04 0,34 -0,10 0,31 -0,08
3 -0,04 0,14 0,58 -0,04 0,38 -0,12
4 0,04 0,31 0,78 0,04 0,35 -0,14
Os valores de carga acumulada indicam que a tendência de transferência de carga entre as
barras é desprezível, uma vez que valores de 150 C são considerados suficientes para que o
produto de corrosão formado possa ser visualizado, conforme descrito na norma
ASTM G109: 2007 (reaprovada em 2013) (26). Isso demostra que as três barras se encontram
em condição de passivação do aço, a exemplo do verificado na medida de potencial da barra
(Figura 3), provocada pelo elevado pH do concreto e concentração de cloreto abaixo do valor
crítico.
Os valores negativos da carga acumulada são, muito provavelmente, consequência da
indefinição da condição anódica e catódica das barras instaladas no concreto, que será
definida com o decorrer dos ciclos de contaminação do concreto.
-200
-180
-160
-140
-120
-100
-80
-60
-40
-20
0
0 1 2 3 4 5
Potencial(mV,Ag/AgCl3mol/L)
Ciclo
AC-1
AC-2
AC-3
AC-4
AC-5
AC-6

13. Na Figura 4, são apresentadas as curvas de polarização ( 10 mV) das barras de aço-carbono
sem revestimento, levantadas após as medidas de potencial de circuito aberto, tanto na forma
de linear como na forma de semilogorítmica para a densidade de corrente. Sabe-se que em
concreto e, consequentemente na água de poro, em função do elevado pH, a única reação
catódica possível é a do oxigênio. Nessas condições, dois comportamentos extremos podem
ser encontrados: ou o aço está totalmente passivo ou o aço está totalmente ativo.
Figura 4 – Curva de polarização da barra de aço-carbono sem revestimento, nas escalas linear e
semilogarítmica, obtida com o corpo de prova AC-1, ao longo dos três primeiros ciclos de
molhamento e secagem.
No caso do aço totalmente passivo, o potencial de circuito aberto fica necessariamente
localizado na região de polarização de ativação do oxigênio. Posto isso, pode-se afirmar, pela
Figura 4, que é exatamente essa condição que está prevalecendo no sistema em estudo, com
densidade de corrente de passivação é da ordem de 10-9
mA/cm2
, destacada pela linha azul da
curva em escala semilogarítma. A mudança da posição da curva ao longo dos ciclos é
consequência da mudança do potencial de circuito aberto, apresentado na Figura 3, e indica
uma melhora na camada passiva devido ao aumento do potencial de circuito abeto e uma
ligeira diminuição da corrente de passivação. É importante chamar a atenção que mesmo com
10 mV de polarização anódica, a passivação do aço é claramente percebida na Figura 3.
-170
-160
-150
-140
-130
-120
-110
-100
-90
-1E-07 -9E-08 -6E-08 -3E-08 0E+00 3E-08 6E-08
Potencial(mV,Ag/AgCl3mol/L)
Densidade de corrente (A/cm2)
Ciclo 1
Ciclo 2
Ciclo 3
-170
-160
-150
-140
-130
-120
-110
-100
-90
1E-11 1E-10 1E-09 1E-08
Potencial(mV,Ag/AgCl3mol/L)
Densidade de corrente (A/cm2)
Ciclo 1
Ciclo 2
Ciclo 3

14. Em relação às barras zincadas e cromatizadas, na Figura 5, são apresentados os valores de
potencial de circuito aberto medidos na barra superior do corpo de prova. Nota-se que os
valores de potencial apresentam comportamento distinto das barras de aço-carbono sem
revestimento, uma vez que se verifica uma tendência de aumentar o valor de potencial,
tornando-se menos negativo, passando da faixa de -740 mV a -670 mV para de -615 mV
a -532 mV, todos referenciados a Ag/AgCl 3 mol/L.
Figura 5 - Potencial de circuito aberto da barra de aço-carbono zincada e cromatizada medido em seis corpos
de prova, ao longo de quatro ciclos de molhamento e secagem.
Observa-se que os valores de potencial medidos aumentaram gradativamente ao longo dos
ciclos o que sugere a ocorrência de mudança da condição da barra embutida ao longo do
tempo. Essa alteração do potencial sugere que esteja ocorrendo formação de uma camada
protetora na superfície do revestimento e não sua corrosão. Ressalta-se que o corpo de prova,
logo após a concretagem, permaneceu por quatro semanas em câmara úmida para cura do
concreto, foi preparado para o ensaio, e mesmo assim, o referido processo ainda pode ser
observado nos quatro ciclos (16 semanas) após o início dos ensaios. Isso indica, ao contrário
do verificado na literatura (13), que o processo de formação da camada protetora do
revestimento de zinco cromatizado em estudo não se limitou a quatro semanas do preparo do
concreto.
Segundo a literatura, o zinco cromatizado quando embutido em concreto apresenta potencial
de corrosão varia entre -717 mV e -367 mV em relação Ag/AgCl 3 mol/L, em 4 meses de
ensaio (18,19)1
. Sabendo que as barras de aço-carbono zincadas foram submetidas à
cromatização, então os potencias obtidos estão coerentes àqueles indicados pela literatura.
1
No artigo original, os potenciais são referenciados ao eletrodo de calomelano saturado.
-800
-750
-700
-650
-600
-550
-500
0 1 2 3 4 5
Potencial(mV,Ag/AgCl3mol/L)
Ciclo de molhamento/secagem
Zn-1
Zn-2
Zn-3
Zn-4
Zn-5
Zn-6

15. Na Tabela 3, são apresentados os valores de carga acumulada. Nota-se que os valores de carga
acumulada são bastante superiores aos das barras sem revestimento, atingindo dezenas de
coulombs, sem a inversão do sentido. Esse resultado indica que a barra superior, que se
encontra em contato com a solução de água de poro, apresenta condição predominantemente
anódica, enquanto que as barras inferiores apresentam características predominantemente
catódicas, por estarem instaladas em posição preferencial à entrada de oxigênio.
Tabela 3 – Carga acumulada calculada a partir da medida de potencial do
resistor de 100 Ω posicionado entre as barras superior e inferiores curto-
circuitadas, nos corpos de prova com barras de aço-carbono zincadas e
cromatizadas.
Ciclos
Carga (C)
Zn-1 Zn-2 Zn-3 Zn-4 Zn-5 Zn-6
1 0,03 0,03 0,05 0,02 0,03 0,02
2 7,7 13,5 13,7 7,9 5,5 4,5
3 24,2 37,7 34,1 23,8 16,2 13,0
4 36,7 58,5 52,3 29,7 24,9 19,2
Entende-se também que a presença da água de poro favorece a formação de produto de
corrosão do zinco na barra superior, em relação às barras instaladas na posição inferior, que se
mantêm na condição menos úmida. Isso pode ser confirmado ao se medir o potencial de cada
uma das barras separadamente, por exemplo, como mostrado na Figura 6 para o segundo
ciclo. As barras inferiores apresentam potenciais menos negativos que as barras superiores,
demonstrando que as barras superiores apresentam condição anódica em relação às barras
inferiores.
Figura 6 - Potencial de circuito aberto das barras de aço-carbono zincadas e cromatizadas seis corpos de
prova, instaladas nas partes superior e inferior, ao longo do segundo ciclo de molhamento e secagem.
-700
-650
-600
-550
-500
-450
-400
0 1 2 3 4 5 6
Potencial(mV,Ag/AgCl3mol/L)
Corpo de prova Zn
Barras inferiores
Barra superior

16. Na Figura 7, são apresentadas as curvas de polarização ( 10 mV) das barras de aço-carbono
zincadas e cromatizadas, levantadas após as medidas de potencial de circuito aberto. O
formato da curva de polarização, em comparação ao aço sem revestimento, indica que a
condição da barra de aço zincada e cromatizada é característica de processo de corrosão ativa.
Figura 7 - Curva de polarização da barra de aço-carbono zincada e cromatizada, nas escalas
linear e semilogarítmica, obtida no corpo de prova Zn-3, ao longo dos três primeiros ciclos de
molhamento e secagem.
Para o entendimento dos processos eletroquímicos que ocorreram na superfície do
revestimento de zinco, resolveu-se analisar com detalhes um dos corpos de prova ensaiados.
Para tanto, o mesmo foi rompido com o uso de prensa hidráulica, de forma a expor a barra
superior e uma das barras inferiores. Na Figura 8, são mostradas as barras logo após o
rompimento do corpo de prova. Nota-se que, na barra superior houve a formação de produto
de corrosão escuro em mais regiões que na barra inferior, que se manteve com poucas
alterações. Assim, não foi possível identificar visualmente a formação de produtos de
corrosão do zinco, que apresentam tipicamente a cor branca.
-800
-750
-700
-650
-600
-550
-1E-07 -9E-08 -6E-08 -3E-08 0E+00 3E-08 6E-08
Potencial(mV,Ag/AgCl3mol/L)
Densidade de corrente (A/cm2)
Ciclo 1
Ciclo 2
Ciclo 3
-800
-750
-700
-650
-600
-550
1E-11 1E-10 1E-09 1E-08 1E-07 1E-06
Potencial(mV,Ag/AgCl3mol/L)
Densidade de corrente (A/cm2)
Ciclo 1
Ciclo 2
Ciclo 3

17. Barra superior
Barra inferior
Figura 8 – Avaliação visual da condição das barras retiradas do concreto do corpo de prova
rompido após quatro ciclos de molhamento e secagem.
Para melhor avaliar as superfícies dessas barras, foram obtidas imagens por elétrons
retroespalhados, que indicam a distribuição de elementos na amostra diferenciados pela
massa, utilizando microscópio eletrônico de varredura. As imagens obtidas são apresentadas
na Figura 9.
Barra superior Barra inferior
Figura 9 – Imagens de elétrons retroespalhados da superfície da barra retirada do corpo de prova
rompido, com barras zincadas e cromatizadas após quatro ciclos de molhamento e secagem. Em destaque,
as áreas analisadas por EDS.
Na Figura 9, os elementos com massa menor são representados por tons escuros, enquanto
que os elementos com massa maior são representados por tons claros. Com isso, o Zn, que
possui massa atômica de 65,4 u, estará presente em áreas mais claras que aquelas com a
presença predominante de elementos como Ca e O que apresentam massa atômica de 40,1 u e
Produto de corrosão
escuro

18. 16 u, respectivamente. Nas imagens obtidas, percebem-se regiões com áreas possivelmente
mais ricas em Zn e outras áreas com elementos mais leves, característicos de superfícies
oxidadas.
Foi feito também o levantamento dos elementos presentes nas regiões escuras, utilizando a
técnica de EDS (espectroscopia por energia dispersiva, em inglês), obtendo-se os resultados
apresentados na Tabela 4. Nota-se a presença principalmente de Zn e O, porém o Ca também
apresenta quantidade significativa.
Tabela 4 – Elementos identificados por EDS na superfície do
revestimento e sua porcentagem relativa para as barras superior e
inferior retiradas do corpos de prova rompido.
Elemento Barra superior (%) Barra inferior (%)
Zn 45,21 13,49
O 41,46 37,48
Ca 9,73 27,93
C 1,68 6,55
Cr 0,52 -
Si 0,71 8,00
Al 0,43 2,49
Fe - 1,82
S 0,27 0,85
Mg - 0,59
K - 0,80
Para identificar a natureza dos compostos químicos presentes na superfície escura das barras,
utilizou-se a técnica de difração de raios X (XRD). O espectro obtido indicou a presença de
zinco metálico, carbonato de cálcio, sílica e hidroxizincato de cálcio (CaHZn).
7. CONCLUSÃO
Neste trabalho, buscou-se esclarecer, por meio de uma revisão da literatura, os principais
fatores que influenciam o desempenho da armadura composta por aço-carbono zincado.
Notou-se correlação com as informações da literatura sobre o comportamento de ambas as
barras estudadas, indicando que a barra de aço-carbono se encontrava em condição passiva
durante os quatro primeiros ciclos de contaminação e secagem, enquanto que a barra de
aço-carbono zincada e cromatizada se encontrava em condição ativa de corrosão, tendendo a
passivação.
Verificou-se, com o rompimento de um corpo de prova, que o produto de corrosão formado
sobre a barra apresentou características escuras, diferente do aspecto branco dos produtos de

19. corrosão típicos do zinco. Análises de superfície indicaram a presença de cálcio no produto
formado, sendo identificado o composto Ca[Zn(OH)3]2.2H2O por difração de raios X.
Esse trabalho apenas inicia um estudo mais amplo de identificação do processo de oxidação
do aço-carbono zincado e cromatizado embutido no concreto, de forma a esclarecer as reações
envolvidas e contribuir para melhor predizer a vida útil de estruturas que utilizam esse
material como armadura de edificações expostas a ambiente marinho tropical brasileiro.
AGRADECIMENTOS
Agradecemos ao ICZ e a Zink Power pela zincagem por imersão a quente das barras de
aço-carbono.
REFERÊNCIAS
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Commercial Deck In Puerto Quetzal Guatemala. CORROSION, Houston, p. 6, Março
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