Em ambientes de forte agressividade, é importante adotar medidas adicionais de proteção das estruturas de concreto contra a corrosão das armaduras de aço-carbono. No caso de obras novas, uma das principais medidas protetivas é a incorporação de inibidores de corrosão na mistura fresca do concreto. Essa medida protetiva foi avaliada em estudo de composição de concreto de edificação de uma indústria de fertilizantes em ambiente marinho. Diferentes composições de concreto, com e sem substituição do cimento por Metacaulim e adição de um inibidor multifuncional foram avaliadas por meio da realização de ensaios de caracterização. Três composições foram selecionadas para estudo eletroquímico que consistiu da polarização anódica do sistema aço/concreto com o monitoramento do potencial de circuito aberto e a determinação da taxa de corrosão instantânea por meio da técnica de resistência de polarização linear. Conclui-se que o traço com substituição parcial do cimento por Metacaulim e adição de inibidor de corrosão apresentou melhor desempenho.

1. 59CBC0993
Nov./017
Efeito de inibidor de corrosão nas propriedades
do concreto e no comportamento eletroquímico de
armadura de aço-carbono

2. OBJETIVO
Estudo da composição de diferentes traços de concreto,
considerando os parâmetros de qualidade normalizados,
visando garantir a durabilidade da estrutura de concreto
armado de uma nova indústria de fertilizantes a ser
edificada em ambiente marinho
•o estudo contemplou traços com incorporação de Metacaulim
e de NitCal, ambos em diferentes concentrações;
•em razão do uso de NitCal na concentração de 3 % no traço
final da obra, somou-se ao estudo a avaliação do
comportamento eletroquímico de aço-carbono embutido neste e
outros dois traços pré-definidos.

3. METODOLOGIA
Cimento: CPIV–32 RS Intercement (ABNT NBR 11578, 1991) foi usado
por ser indicado para concretos sujeitos a ataque químico, como ocorre
em ambiente de produção de fertilizantes.
Agregados: Os agregados graúdo e miúdo (ABNT NBR 7211, 2009)
selecionados foram os da região da obra;
Aditivos: Plastificante, superplastificante e multifuncional NitCal;
Adição: Metacaulim avaliados em diferentes concentrações em relação a
consumo de cimento;
Água: Rede pública.
As Tabelas 1 a 3 apresentam os ensaios e os resultados obtidos de
caracterização dos materiais utilizados no estudo de composição do traço.
Materiais:

4. Caracterização dos materiais:

5. Caracterização dos materiais:

6. Caracterização dos materiais:

7. Reação álcali-agregado:
Obs.: Conforme ABNT NBR 15577-1:2008, material é inerte quando apresentar
expansão menor a 0,10% aos 16 dias, segundo a metodologia da ABNT NBR
15577-5:2008.

8. METODOLOGIA
Estudo de dosagem do concreto:
Determinação do traço piloto e posterior
composição dos traços com substituição
de 6,5 %, 7,5 % e 8,5 % do consumo de
aglomerante por Metacaulim e a adição
de 3 % e 4 % de NitCal.

9. Estudo do comportamento eletroquímico do sistema
aço/concreto:
Avalição comparativa de três concretos distintos, quais sejam:
- Traço Piloto: C1;
- Traço Sem NitCal e com 6,5 % de Metacaulim: C2;
- Traço com 3 % de NitCal e com 6,5 % de Metacaulim: C3.
METODOLOGIA

10. Corpo de prova (CP): cilíndricos (Ø 7 cm x 15 cm), sendo
produzidos quatro unidades para cada um dos três concretos
especificamente para avaliação do comportamento
eletroquímico do sistema aço/concreto
Fôrma do CP
Estudo do comportamento eletroquímico do sistema
aço/concreto:
Desenho esquemático do CP

11. Ensaios no concreto:
✔Penetração de água sob pressão (ABNT NBR 10787, 2011);
✔Absorção de água por imersão e índice de vazio (ABNT NBR
9778, 2009);
✔Absorção de água por capilaridade (ABNT NBR 9779, 2012);
Ensaios de avaliação de comportamento eletroquímico do
sistema aço/concreto:
✔Densidade de corrente elétrica de corrosão durante a
polarização
✔Potencial de circuito aberto (OCP) antes a após a polarização;
✔Levantamento da curva de polarização em torno do OCP com
determinação da resistência a polarização e taxa de corrosão.

12. Ensaios em concreto

13. Resultados e Discussões
Traços de concreto desenvolvidos:

14. Resultados e Discussões
Determinação da penetração de água sob pressão:

15. Determinação da absorção de água por imersão e índice de
vazios:
Resultados e Discussões

16. Determinação da absorção de água por capilaridade:
Resultados e Discussões

17. Os ensaios de caracterização mostraram que a adição de
inibidor multifuncional (NitCal) melhora as propriedades do
concreto em relação à permeabilidade à água. No entanto, as
propriedades se alteram conforme a concentração adotada, não
sendo sempre melhores quando da adição de concentrações
mais elevadas, no caso de 4 % em relação à 3 %. Entre essas
duas concentrações, definiu-se a adição de 3 % de NitCal com
substituição de 6,5 % de Metacaulim para a edificação de
indústria de fertilizantes. Nessa seleção, consideraram-se o
custo-benefício e os resultados de outros ensaios realizados os
quais não são apresentados no presente artigo.
Conclusões ensaios em concreto

18. Ensaios eletroquímicos

19. Ensaios de avaliação de comportamento eletroquímico do
sistema aço/concreto
Ensaio de polarização anódica – C1
Monitoramento da densidade de corrente elétrica durante a
polarização
(elevação do potencial em 300 mV vs Ag/AgCl 3 molar)
Gráfico 1 - C1-4 representativo
1h 24 h

20. Gráfico 2 – C2-3 representativo
1h 24 h
Ensaios de avaliação de comportamento eletroquímico do
sistema aço/concreto
Ensaio de polarização anódica – C2
Monitoramento da densidade de corrente elétrica durante a
polarização
(elevação do potencial em 300 mV vs Ag/AgCl 3 molar)

21. Gráfico 3 – C3- representativo
1h 24 h
Ensaios de avaliação de comportamento eletroquímico do
sistema aço/concreto
Ensaio de polarização anódica – C3
Monitoramento da densidade de corrente elétrica durante a
polarização
(elevação do potencial em 300 mV vs Ag/AgCl 3 molar)

22. Interpretação dos resultados durante
a polarização para C1, C2 e C3
Os valores obtidos de densidades de corrente para 1 h e 24 h foram diferenciadas para as três
composições. Isso era esperado em razão do fluxo lento dos íons pelos canais comunicantes
tortuosos característicos da estrutura de poros do concreto, ocasionando uma despolarização
lenta do aço.
A densidade de corrente final (24 h) foi mais baixa para o concreto C3, indicando a formação de
filme de caráter mais protetivos em relação ao C1 e ao C2. Quanto mais protetivo é o filme, menor
é a susceptibilidade do sistema à corrosão.

23. Interpretação dos resultados do
potencial (OCP), antes e depois
da polarização para C1, C2 e C3
Monitoramento do OCP depois da polarização para C1, C2 e C3
Antes da polarização, os valores de OCP são mais positivos que -
0,11 V (vs Ag/AgCl 3 mol/L), valor indicativo de estado passivo do
aço-carbono (ASTM C876, 2015).
Após a polarização, os valores de OCP se elevaram (mais
positivos), indicando a melhora na formação de camada passiva.

24. Concreto
Resistência de
polarização
(kΩ/cm2)
Densidade de
corrente
de corrosão
(μA/cm2)
Taxa de
corrosão anual
(mm/ano)
C1 135315 0,38 0,00446
C2 136868 0,38 0,00441
C3 124940 0,42 0,00483
C1 C2 C3
As curvas indicaram um comportamento similar entre os concretos,
característico de aço-carbono passivo. O C3 apresentou uma leve
tendência de assumir densidades de correntes um pouco menores.
As taxas de corrosão anual confirmaram a similaridade entre os
concretos, sendo para todos eles obtidos valores representativos de
estado passivo.
Levantamento da curva de polarização em torno do OCP com determinação da
resistência a polarização e taxa de corrosão do C1, C2 e C3

25. O concreto da interface aço/concreto apresentava marcações das nervuras da
barra sendo, aparentemente, esta marcação mais acentuada e uniforme para o
concreto C3, que também apresentou menor presença de vazios na interface.
Levantamento da curva de polarização em torno do OCP com determinação da
resistência a polarização e taxa de corrosão do C1, C2 e C3
Aspecto visual de parte da área interna de um dos corpos de prova de cada
concreto fraturado após a polarização para exame da interface aço/concreto e da
superfície da barra de aço-carbono.

26. Os resultados dos ensaios eletroquímicos mostraram que os três
sistemas aço/concreto estudados são similares, porém com
tendência de formação de uma camada de passivação mais efetiva
sobre o aço em contato com o concreto contendo o inibidor
multifuncional (NitCal).
Atualmente os ensaios realizados, estão sendo complementados
com a avaliação da microestrutura da interface aço/concreto.
O comportamento eletroquímico dos três concretos, também está
sendo avaliado em ensaios acelerados de corrosão (imersão em
solução salina) atualmente em curso. Esses ensaios acelerados,
objetivam avaliar comparativamente o momento de estabelecimento
do processo corrosivo e a evolução da taxa de corrosão ao longo do
tempo entre os três concretos.
CONCLUSÕES DOS ENSAIOS ELETROQUÍMICOS:

27. • Os ensaios de caracterização mostraram que a adição de inibidor
multifuncional (NitCal) melhora as propriedades do concreto em relação à
permeabilidade à água. As propriedades se alteram conforme a
concentração adotada, não sendo sempre melhores quando da adição de
concentrações mais elevadas, no caso de 4 % em relação à 3 %. Definiu-se
a adição de 3 % de NitCal com substituição de 6,5 % de Metacaulim para a
edificação de indústria de fertilizantes. Nessa seleção, consideraram-se o
custo-benefício e os resultados de outros ensaios realizados;
• Os ensaios eletroquímicos mostrado uma similaridade do comportamento
entre os três traços de concreto. No entanto, observou-se uma tendência
daquele com a adição de 3 % NitCal melhorar a estabilidade da camada
passiva do sistema aço/concreto, podendo ser mais resistente à corrosão.
Isso será analisado melhor por meio de ensaios acelerados de corrosão,
bem como de análises microscópicas da microestrutura dos três
composições, incluindo da interface aço/concreto.
CONCLUSÕES GERAIS: