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DESEMPENHO DE ARMADURAS DE
AÇO-CARBONO ZINCADAS EM ESTRUTURAS
DE CONCRETO FRENTE À CORROSÃO EM
AMBIENTE MARINHO TROPICAL
Agenda
Revisão da literatura
Características das barras zincadas
Mecanismo de proteção contra a corrosão
Desempenho das barras zincadas
Comparação entre barras com e sem revestimento
Metodologia
Resultados experimentais em 4 meses de ensaio
Conclusão
2
REVISÃO DA LITERATURA
Características das barras zincadas
Mecanismo de proteção contra a corrosão
Desempenho das barras zincadas
3
Características das barras zincadas
4
Zincagem por imersão a quente
Contato metalúrgico com o aço
(intermetálicos Fe-Zn)
Aço-C
Zn
Fe-Zn
Pode ser dobrado sem desplacamento Máximo 250 μm de espessura
para dobramento posterior
Mecanismos de proteção
contra corrosão do aço
5
Proteção catódica
Menor nobreza do zinco em relação ao aço-carbono
Proteção galvânica
Em temperaturas menores que 60 °C
Barreira
Camada de zinco funciona como barreira
Mecanismos da corrosão de zinco
6
Taxa de corrosão do Zn depende do pH
Yeomans (2004)
Nessa faixa o Zn se passiva
Mecanismos de proteção
contra corrosão
7
Presença de Ca(OH)2 no concreto
Yeomans (2004)
Mecanismos de proteção
contra corrosão
8
Presença de Ca(OH)2 no concreto
Lourenço e Sousa (2014)
Faixa ótima
Filme poroso Corrosão
generalizada
Mecanismos de proteção
contra corrosão
9
Presença de Ca(OH)2 no concreto
Formação da camada passiva no primeiro mês de preparo do
concreto
Pokorny, Tej e Kouril (2017)
ZnO e Zn(OH)2
não protetivo
Corrosão
generalizada
ZnO e Zn(OH)2
pouco protetivo
CaHZn
Passividade
Mecanismos de proteção
contra corrosão
10
Yeomans (2004)
Aço-C
Zn
Fe-Zn
Não ocorre formação de H2
sobre Zn puro
(cinética baixa)
Ocorre formação de H2 sobre
Fe-Zn
(devido do Fe)
Desempenho da barra zincada
Cromatização
• Protege durante armazenamento e transporte
• Deve ser evitada exposição a chuva em excesso
• Recomendada pela norma ASTM A767
• Pode ser feita pela adição de cromatos ao concreto
Uso parcial de armaduras zincadas em uma obra
• Não é recomendado, devido a altas taxas de corrosão na armadura
zincada devido ao par galvânico barra zincada/barra de aço
Produto de corrosão com menor volume
• Colmatação dos poros do concreto
• Menor formação de fissuras no concreto
11
COMPARAÇÃO ENTRE BARRAS
COM E SEM REVESTIMENTO
Metodologia
Resultados
12
Corpos de prova
Baseado nas normas ASTM A955: 2015 e ASTM G109: 2007
Dimensão de 400 mm x 150 mm x 150 mm
Fissura de 15 mm e cobrimento de 5 mm
Solução de NaCl 3 % (contaminação Aço-C) ou Ca(OH)2 (molhamento Zn)
Ciclos de 2 semanas de molhamento ou contaminação e 2 semanas secas
13
Fissura
Dosagem do concreto
Relação A/C de 0,535
Abatimento de (100 ± 20) mm
14
Cimento
CP V ARI RS
(kg/m³)
Metacaulim
(kg/m³)
Areia de
Quartzo
(kg/m³)
Areia
Artificial
(kg/m³)
Brita 0
(kg/m³)
Água (L/m³)
Aditivo super
glenium
35.000
(kg/m³)
420 30 225 439 924 225 2,7
COMPARAÇÃO ENTRE BARRAS
COM E SEM REVESTIMENTO
Metodologia
Resultados
15
Aço-carbono sem revestimento
Potencial de circuito aberto da barra superior
16
-200
-180
-160
-140
-120
-100
-80
-60
-40
-20
0
0 1 2 3 4 5
Potencial
(mV,
Ag/AgCl
3
mol/L)
Ciclo
AC-1
AC-2
AC-3
AC-4
AC-5
AC-6
Aço-carbono sem revestimento
17
Carga acumulada
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
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4 0,04 0,31 0,78 0,04 0,35 -0,14
Aço-carbono sem revestimento
18
Curvas de polarização da barra superior
-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/AgCl
3
mol/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/AgCl
3
mol/L)
Densidade de corrente (A/cm2)
Ciclo 1
Ciclo 2
Ciclo 3
Aço-carbono zincado e cromatizado
19
Potencial de circuito aberto da barra superior
-800
-750
-700
-650
-600
-550
-500
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Potencial
(mV,
Ag/AgCl
3
mol/L)
Ciclo de molhamento/secagem
Zn-1
Zn-2
Zn-3
Zn-4
Zn-5
Zn-6
Aço-carbono zincado e cromatizado
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Carga acumulada
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
Aço-carbono zincado e cromatizado
21
Comparação barras superiores e inferiores – ciclo 2
-700
-650
-600
-550
-500
-450
-400
0 1 2 3 4 5 6
Potencial
(mV,
Ag/AgCl
3
mol/L)
Corpo de prova Zn
Barras inferiores
Barra superior
Aço-carbono zincado e cromatizado
22
Curvas de polarização da barra superior
-800
-750
-700
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-1E-07 -9E-08 -6E-08 -3E-08 0E+00 3E-08 6E-08
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(mV,
Ag/AgCl
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mol/L)
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Ciclo 1
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-700
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-600
-550
1E-11 1E-10 1E-09 1E-08 1E-07 1E-06
Potencial
(mV,
Ag/AgCl
3
mol/L)
Densidade de corrente (A/cm2)
Ciclo 1
Ciclo 2
Ciclo 3
Aço-carbono zincado e cromatizado
Aspecto da barra e produto de corrosão
23
Barra superior
Barra inferior
Produto de corrosão
escuro
Por EDS e XRD foram
identificados:
• zinco metálico
• carbonato de
cálcio
• sílica
• hidroxizincato de
cálcio (CaHZn)
Conclusão
Correlação com a literatura
• Condição passiva do aço-carbono sem revestimento
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Identificação de produto de corrosão escuro diferente da cor
branca do ZnO e Zn(OH)2
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DESEMPENHO DE ARMADURAS DE AÇO-CARBONO ZINCADAS EM ESTRUTURAS DE CONCRETO FRENTE À CORROSÃO EM AMBIENTE MARINHO TROPICAL

  • 1. DESEMPENHO DE ARMADURAS DE AÇO-CARBONO ZINCADAS EM ESTRUTURAS DE CONCRETO FRENTE À CORROSÃO EM AMBIENTE MARINHO TROPICAL
  • 2. Agenda Revisão da literatura Características das barras zincadas Mecanismo de proteção contra a corrosão Desempenho das barras zincadas Comparação entre barras com e sem revestimento Metodologia Resultados experimentais em 4 meses de ensaio Conclusão 2
  • 3. REVISÃO DA LITERATURA Características das barras zincadas Mecanismo de proteção contra a corrosão Desempenho das barras zincadas 3
  • 4. Características das barras zincadas 4 Zincagem por imersão a quente Contato metalúrgico com o aço (intermetálicos Fe-Zn) Aço-C Zn Fe-Zn Pode ser dobrado sem desplacamento Máximo 250 μm de espessura para dobramento posterior
  • 5. Mecanismos de proteção contra corrosão do aço 5 Proteção catódica Menor nobreza do zinco em relação ao aço-carbono Proteção galvânica Em temperaturas menores que 60 °C Barreira Camada de zinco funciona como barreira
  • 6. Mecanismos da corrosão de zinco 6 Taxa de corrosão do Zn depende do pH Yeomans (2004) Nessa faixa o Zn se passiva
  • 7. Mecanismos de proteção contra corrosão 7 Presença de Ca(OH)2 no concreto Yeomans (2004)
  • 8. Mecanismos de proteção contra corrosão 8 Presença de Ca(OH)2 no concreto Lourenço e Sousa (2014) Faixa ótima Filme poroso Corrosão generalizada
  • 9. Mecanismos de proteção contra corrosão 9 Presença de Ca(OH)2 no concreto Formação da camada passiva no primeiro mês de preparo do concreto Pokorny, Tej e Kouril (2017) ZnO e Zn(OH)2 não protetivo Corrosão generalizada ZnO e Zn(OH)2 pouco protetivo CaHZn Passividade
  • 10. Mecanismos de proteção contra corrosão 10 Yeomans (2004) Aço-C Zn Fe-Zn Não ocorre formação de H2 sobre Zn puro (cinética baixa) Ocorre formação de H2 sobre Fe-Zn (devido do Fe)
  • 11. Desempenho da barra zincada Cromatização • Protege durante armazenamento e transporte • Deve ser evitada exposição a chuva em excesso • Recomendada pela norma ASTM A767 • Pode ser feita pela adição de cromatos ao concreto Uso parcial de armaduras zincadas em uma obra • Não é recomendado, devido a altas taxas de corrosão na armadura zincada devido ao par galvânico barra zincada/barra de aço Produto de corrosão com menor volume • Colmatação dos poros do concreto • Menor formação de fissuras no concreto 11
  • 12. COMPARAÇÃO ENTRE BARRAS COM E SEM REVESTIMENTO Metodologia Resultados 12
  • 13. Corpos de prova Baseado nas normas ASTM A955: 2015 e ASTM G109: 2007 Dimensão de 400 mm x 150 mm x 150 mm Fissura de 15 mm e cobrimento de 5 mm Solução de NaCl 3 % (contaminação Aço-C) ou Ca(OH)2 (molhamento Zn) Ciclos de 2 semanas de molhamento ou contaminação e 2 semanas secas 13 Fissura
  • 14. Dosagem do concreto Relação A/C de 0,535 Abatimento de (100 ± 20) mm 14 Cimento CP V ARI RS (kg/m³) Metacaulim (kg/m³) Areia de Quartzo (kg/m³) Areia Artificial (kg/m³) Brita 0 (kg/m³) Água (L/m³) Aditivo super glenium 35.000 (kg/m³) 420 30 225 439 924 225 2,7
  • 15. COMPARAÇÃO ENTRE BARRAS COM E SEM REVESTIMENTO Metodologia Resultados 15
  • 16. Aço-carbono sem revestimento Potencial de circuito aberto da barra superior 16 -200 -180 -160 -140 -120 -100 -80 -60 -40 -20 0 0 1 2 3 4 5 Potencial (mV, Ag/AgCl 3 mol/L) Ciclo AC-1 AC-2 AC-3 AC-4 AC-5 AC-6
  • 17. Aço-carbono sem revestimento 17 Carga acumulada 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
  • 18. Aço-carbono sem revestimento 18 Curvas de polarização da barra superior -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/AgCl 3 mol/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/AgCl 3 mol/L) Densidade de corrente (A/cm2) Ciclo 1 Ciclo 2 Ciclo 3
  • 19. Aço-carbono zincado e cromatizado 19 Potencial de circuito aberto da barra superior -800 -750 -700 -650 -600 -550 -500 0 1 2 3 4 5 Potencial (mV, Ag/AgCl 3 mol/L) Ciclo de molhamento/secagem Zn-1 Zn-2 Zn-3 Zn-4 Zn-5 Zn-6
  • 20. Aço-carbono zincado e cromatizado 20 Carga acumulada 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
  • 21. Aço-carbono zincado e cromatizado 21 Comparação barras superiores e inferiores – ciclo 2 -700 -650 -600 -550 -500 -450 -400 0 1 2 3 4 5 6 Potencial (mV, Ag/AgCl 3 mol/L) Corpo de prova Zn Barras inferiores Barra superior
  • 22. Aço-carbono zincado e cromatizado 22 Curvas de polarização da barra superior -800 -750 -700 -650 -600 -550 -1E-07 -9E-08 -6E-08 -3E-08 0E+00 3E-08 6E-08 Potencial (mV, Ag/AgCl 3 mol/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/AgCl 3 mol/L) Densidade de corrente (A/cm2) Ciclo 1 Ciclo 2 Ciclo 3
  • 23. Aço-carbono zincado e cromatizado Aspecto da barra e produto de corrosão 23 Barra superior Barra inferior Produto de corrosão escuro Por EDS e XRD foram identificados: • zinco metálico • carbonato de cálcio • sílica • hidroxizincato de cálcio (CaHZn)
  • 24. Conclusão Correlação com a literatura • Condição passiva do aço-carbono sem revestimento • Condição ativa do aço-carbono zincado e cromatizado Identificação de produto de corrosão escuro diferente da cor branca do ZnO e Zn(OH)2 Análises apontaram a presença de CaHZn 24