umidade e a presença de contaminantes no ambiente formado com a base de seu assentamento de concreto armado ou de areia compactada sob camada de concreto simples. A proteção catódica por corrente impresa é uma técnicas adotadas para mitigar essa corrosão, podendo ser adotado o sistema de instalação de fitas de anodo na superficie da base, seguido da execução de camada de material cimentício convencional. Como opção a esse material, este trabalho apresenta estudo de composições de grautes condutivos a partir da substituição de parte dos agregados de três grautes comuns industrializados por moinha de coque e, adição complementar, de fibra de carbono. As composições foram caracterizadas no estado fresco e endurecido, bem como avaliada a resistividade elétrica e degradação dos grautes na presença de inibidor volátil de corrosão. Os resultados indicaram que as adições não comprometeram as propriedades dos grautes e nem implicam na sua degradação na presença de IVC. Todas as composições obtidas uma significativa redução da resistividade elétrica em relação ao graute comum.

1. 60CBC1630
Graute condutivo para sistema de proteção catódica de
fundo de tanque de armazenamento atmosférico
CONDUCTIVE GROUT FOR CATHODIC PROTECTION SYSTEM OF
ABOVEGROUND STORAGE TANK BOTTOM
Equipe IPT
Adriana de Araujo
Lucas C. Nascimento
Thales G. Rosa
Kleber J. Oliveira
Mario L. Pereira Filho
Zehbour Panossian
Equipe CENPES - PETROBRAS
Robson R. Moura
Gutemberg de Souza
Equipe DENVER
Mizael Smarzaro
Flavio de Camargo Martins

2. Escopo da apresentação
• Breve introdução ao projeto IPT
• Metodologia
• Resultados
• Conclusões

3. • Determinação das principais causas de danos por corrosão;
• Proposição de técnicas de monitoramento adequadas;
• Definição de sistema de proteção contra a corrosão:
 Sistema de proteção catódica por corrente impressa (PC)
Inibidor de corrosão (IVC)
Breve introdução ao projeto IPT
Proteção Contra Corrosão Externa de Tanque
de Armazenamento Atmosférico Assentado
em Concreto e em areia

4. 60CBCXXXX
Análise do comportamento do
concreto armado
Autores:
• Autor 1
• Autor 2
• Autor 3.
Lastro de concreto
Base de todos os tanques!
Anel de concreto
Manta geotêxtil
Nova exigência de projeto!
Areia grossa
Maioria dos tanques é assentada em base de
areia, sendo constituído:
anel de concreto (30 MPa) e areia
compactada sob laje de concreto magro
(10 MPa e 5 cm de espessura).
Os tanques são assentando em base de
concreto quando o solo não apresenta
capacidade de suporte:
• fundação direta (radier);
• fundação indireta (estacas e laje).
Instalação chapas
Sobrepostas e soldadas!

5. 60CBCXXXX
Análise do comportamento do
concreto armado
Autores:
• Autor 1
• Autor 2
• Autor 3.
Anodo em único sentido
sobre base de concreto
Ti/MMO/coque
falhas de contato chaparia/concreto (bolsões de ar) e
sobreposição de chapas;
restrição de uso de sistemas de
vedação do vão perimetral existente
entre chaparia/concreto;
corrosão severa da face externa da
chaparia assentada em base de areia
e em base de concreto armado;

6. Proteção catódica
Tradicionalmente: leito de anodos instalados em alta
profundidade (conjunto de tanque) ou em baixa
profundidade (periferia de um tanque)

7. Proteção catódica por anodos em fitas
sobre a base de assentamento do tanque
Anodos
Manta geotêxtil
Concreto magro
Areia
Solo
Anel de
concreto
Argamassa comum
Anodo em único
sentido sobre base de
concreto
LOURENÇO; MOURA, 2009
Moinha de coque
Fita alimentadora
de corrente de
proteção
Fita anodo

8. Fita alimentadora
de corrente de
proteção
Cupons instalados em furos nas chapas para
monitor a taxa de corrosão por perda de
massa e o potencial de circuito aberto;
Projeto protótipos

9. 60CBC1630
Fita alimentadora
de corrente de
proteção
Eletrodo de referência:
ERE 20 - Force Instrument
Sonda 650 Corrosometer e equipamento
de leitura -Rohrback Cosasco Systems
Sensor RH520A e equipamento de
leitura - Extech Instruments
Nicho
na
base
Projeto protótipos

10. Graute condutivo
Eletrodos de
referência
Malha de anodo
inerte
Chapas sobrepostas
Base de concreto
armado
Piso existente
malha de anodo inerte, constituída de
fios de titânio revestido com uma mistura
de óxidos metálicos (MMO).
Projeto protótipos

11. Desenvolvimento de graute
condutivo
• Substituir o uso de concretos magros em sistemas de
proteção catódica que têm tendência de apresentar
rachaduras e uma resistividade elétrica muito variável.
• Incorporar em graute comercial de grafite ou de coque
e/ou de nanopartículas
Graute: argamassa autoadensável, com
compensador de fissuras e expansão controlada
Moinha de coque

12. CP 5 x 10 cm.
Terrrômetro modelo
Câmara climática
As medidas de resistividade foram realizadas nos CPs com
massa estabilizada em câmara climática com umidade relativa
(UR), mantida a 25 oC, em 50 % e, posteriormente, em 70 %.
Desenvolvimento de dispositivo de
medida da resistividade elétrica
para CP Ø 5 x 10 cm e sem
necessidade de uso de fator
geométrico.
Aplicação de corrente (disco na
extremidades de aço inoxidável + filtro
+ gel condutivo)

13. 60CBC1630
Corpo de
prova
(CP)
Composição CP
Resistividade elétrica
(Ω.m)
50 % UR 70 % UR
CP1
Denvergrout
874 708
CP2 1234 1132
CP3 Denvergrout + 0,8 % de Cembinder 373 346
CP4 Denvergrout + 5 % de carbono 988 831
CP5 Denvergrout + 5 % carbono + 0,8 % de Cembinder 711 554
CP6
Denvergrout + 10 % de carbono
67 67
CP7 81 74
CP8 75 62
CP9 Denvergrout + 10 % de carbono + 0,8 % de Cembinder 772 663
CP 10 Denvergrout + 10 % de moinha de coque 183 82
CP 11
Denvergrout + 10 % de moinha de coque + 0,8 % de
Cembinder
698 463
CP12
Denvergrout + 15 % de moinha de coque
152 42
CP13 209 57
CP14 Denvergrout + 15 % de moinha de coque + 0,8 % de
Cembinder
63 69
CP15 44 87

14. 60CBC1630
Corpo de prova
(CP)
Composição CP
Resistência a
compressão (MPa)
CP1 Denvergrout 31,7
CP2 25,7
CP3 Denvergrout + 0,8 % de Cembinder 38,7
CP4 Denvergrout + 5 % de carbono 16,4
CP5
Denvergrout + 5 % carbono + 0,8 % de
Cembinder
13,2
CP6
Denvergrout + 10 % de carbono
5,9
CP7 14,9
CP8 7,5
CP9
Denvergrout + 10 % de carbono + 0,8
% de Cembinder
9,7
CP 10
Denvergrout + 10 % de moinha de
coque
11,1
CP 11
Denvergrout + 10 % de moinha de
coque + 0,8 % de Cembinder
9,6
CP12 Denvergrout + 15 % de moinha
de coque
25,7
CP13 23,2
CP14 Denvergrout + 15 % de moinha de
coque + 0,8 % de Cembinder
28,5
CP15 27,8

15. 60CBC1630
Execução dos ensaios em
protótipos

16. Os resultados obtidos indicaram que a proteção
catódica é efetiva, no entanto, a sua associação ao
inibidor pode limitar o ataque (leve) ao aço em
pequenas áreas (irregularidade do substrato). A sua
adição é muito importante para a proteção das regiões
sem contato aço/carbono (SC), tendo-se uma
diminuição significativa da taxa de corrosão.
Sonda
C-III
1:
1
corroeu
C-III
2:
proteção
(solução
salina)
C-III
2:
2
corroeram
(solução
salina)
C-I:
4
corroeram
C-I:
proteção
C-III 1 (2x)
C-III 2 (19x)
C-I (2,5x)
Resultados parciais

17. • Metodologia
• Resultados
• Conclusões
Graute condutivo para sistema de proteção catódica de
fundo de tanque de armazenamento atmosférico

18. Melhorias no graute condutivo a partir de três graute
comuns industrializado (GA, GB e GC)
 Substituição de 15 % dos agregados (com e sem
fracionamento granulométrico) por moinha de coque
(com e sem seleção de faixas granulométricas, ou seja,
com e sem uso dos finos). Composição com e sem adição
de 0,2 % de fibra de carbono;
 Substituição de 20 % dos agregados (sem fracionamento
granulométrico dos agregados) por moinha de coque
(com e sem seleção de faixas granulométricas, ou seja,
com e sem uso dos finos). Composição com e sem adição
de 0,3 % de fibra de carbono.

19. METODOLOGIA

20. Propriedade determinada Resultado
Absorção de água 4,38 %
Massa específica 1,80 g/cm³
Material fino passante (% massa) 12,05 %
Granulometria
(Material retido)
# 6,3 mm 1,8 %
# 4,75 mm 2,4 %
# 2,36 mm 11,4 %
# 1,18 mm 16,5 %
# 0,60 mm 17,1 %
# 0,30 mm 19,8 %
# 0,15 mm 15,9 %
< 0,15 mm 15,3 %
Concentração
maior
de
agregados
finos!
CARACTERIZAÇÃO DA MOINHA DE COQUE

21. CURVA GRANULOMÉTRICA DA MOINHA DE COQUE
Distribuição similar à de
agregados naturais de
concreto (NBR 7211)

22. ANÁLISE QUÍMICA E MICROSCÓPICA DA MOINHA DE
COQUE
Microestrutura do coque
(agregado leve, # 1,18
mm)
Propriedade determinada Resultado
Carbono Fixo 73,8 %
Carbono 76,4 %
Hidrogênio 0,82 %
Nitrogênio 1,2 %
Cinzas 22,4 ± 0,2 %
Enxofre total 0,80 %
Matérias voláteis 3,8 ± 0,4 %
Microestrutura do coque
(agregado leve, # 4,75 mm)

23. 60CBC1630
RESULTADOS
Composição
granulométrica Teor de ar incorporado
Tempo de escoamento

24. 60CBC1630
Propriedade
Graute
G1 G2 G3
Composição granulométrica
dos agregados
(%)
# 4,75 mm 1,4 0,6 0,0
# 2,36 mm 28,9 19,4 7,1
# 1,18 mm 7,6 13,1 16,9
# 0,60 mm 4,0 9,9 9,1
# 0,30 mm 5,8 17,9 20,4
# 0,15 mm 9,7 6,6 10,9
< 0,15 mm 42,7 32,5 35,6
Teor de aglomerante (%)
# 200
(< 0,075 mm)
34,64 31,55 34,37
Massa específica no estado fresco (kg/L) 3,16 3,19 3,17
Teor de ar incorporado (%) 2,9 1,8 2,0
Diâmetro médio de espalhamento (mm) 820 775 905
Tempo de escoamento (s) 02”50 02”42 02”23
Habilidade
passante
Anel J
Diâmetro final médio (mm) 800 765 883
Diferença
de diâmetros (mm)
20 15 23
Caixa L, relação de alturas (H2/H1) 1 1 1
Segregação (%) Nula 3,0 Nula

25. Resistência à
compressão (MPa)
3 dias 24,6 61,5 48,6
7 dias 46,9 79,3 69,8
28 dias 54,8 92,9 73,4
MAV
Massa específica
(g/cm³)
2,46 2,46 2,44
Índice de vazios (%) 9,38 5,83 8,41
Absorção de água
(%)
4,20 2,51 3,77
Absorção de água
por capilaridade
Valor médio
(g/cm²)
0,43 0,26 0,58
Altura máxima da
penetração (mm)
6,3 0 5,0
Propriedade
Graute
G1 G2 G3

26. 60CBC1630
Recomposição do graute em homogeneizazdor
Peneiramento do graute
Resistividade elétrica
Espalhamento e tempo de
escoamento

27. 60CBC1630
Sigla Composição
Agregado
comum do
graute
Moinha de coque Fibra de
carbono
15 % 20 %
Fracionamento
granulométrico
Seleção de faixas
granulométricas
0,2
%
0,3 %
Sim Não Sim Não Sim Não
G1-15a
Agregado fracionado com 15 % de
moinha de coque com seleção
granulométrica
x x
G1-15b
15 % de moinha de coque com
seleção granulométrica
x x
G1-15c
15 % de moinha de coque com
seleção granulométrica + 0,2 % de
fibra de carbono
x x x
G1-15d
15 % de moinha de coque sem
seleção granulométrica + 0,2 % de
fibra de carbono
x x x
G1-20a
20 % de moinha de coque com
seleção granulométrica
x x
G1-20b
20 % de moinha de coque sem
seleção granulométrica
x x
G1-20c
20 % de moinha de coque sem
seleção granulométrica + 0,3 % de
fibra de carbono
x x x
Retirada de finos <
0,15 mm
Retirada de 15 % ou
20 % do agregado
retido em cada
peneira

28. 60CBC1630
Denominação Resistividade elétrica (kΩ.cm)
Sigla Composição
70 % UR 50 % UR
Média
Desvio
padrão
Média
Desvio
padrão
G1 Graute comum 21,4 0,7 43,8 1,8
G1-15a
Agregado fracionado com 15 % de moinha de
coque com seleção granulométrica
9,6 0,9 22,4 2,0
G1-15b
15 % de moinha de coque com seleção
granulométrica
9,5 0,8 22,7 2,1
G1-15c
15 % de moinha de coque com seleção
granulométrica + 0,2 % de fibra de carbono
7,8 0,5 17,5 1,7
G1-15d
15 % de moinha de coque sem seleção
granulométrica + 0,2 % de fibra de carbono
6,6 0,3 14,2 0,9
G1-20a
20 % de moinha de coque com seleção
granulométrica
14,7 0,5 14,0 0,6
G1-20b
20 % de moinha de coque sem
seleção granulométrica
16,9 1,1 17,9 1,4
G1-20c
20 % de moinha de coque sem
seleção granulométrica + 0,3
% de fibra de carbono
9,7 0,6 9,8 1,1

29. 60CBC1630
Sigla Composição Observações
G1 Graute comum
Massa coesa e sem segregação. Fluidez elevada e
sem exsudação. Teor de água: 11,2 %
Diâmetro de espalhamento: 338 mm.
G1-15a
Agregado fracionado com 15 % de
moinha de coque com seleção
granulométrica
Massa coesa e sem segregação. Fluidez elevada e
sem exsudação. Teor de água: 11,2 %.
Diâmetro de espalhamento: 263 mm.
G1-15b
15 % de moinha de coque com
seleção granulométrica
Massa coesa e sem segregação. Fluidez elevada e
sem exsudação. Teor de água: 12,0 %.
Diâmetro de espalhamento: 304 mm.
G1-15c
15 % de moinha de coque com
seleção granulométrica + 0,2 % de
fibra de carbono
Massa coesa e sem segregação. Fluidez elevada e
sem exsudação. Teor de água: 12,0 %.
Diâmetro de espalhamento: 264 mm.
G1-15d
15 % de moinha de coque sem
seleção granulométrica + 0,2 % de
fibra de carbono
Massa coesa e sem segregação. Fluidez elevada e
sem exsudação. Teor de água: 12,0 %.
Diâmetro de espalhamento: 227 mm.
G1-20a
20 % de moinha de coque com
seleção granulométrica
Massa coesa e sem segregação. Fluidez elevada e
sem exsudação. Teor de água:12,0 %.
Diâmetro de espalhamento 232 mm.
G1-20b
20 % de moinha de coque sem
seleção granulométrica
Massa coesa e sem segregação. Fluidez moderada
e sem exsudação. Teor de água: 12,0 %.
Diâmetro de espalhamento:192 mm.
G1-20c
20 % de moinha de coque sem
seleção granulométrica + 0,3 % de
fibra de carbono
Massa coesa e sem segregação. Fluidez moderada
e sem exsudação. Teor de água: 14,0 %.
Diâmetro de espalhamento: 187 mm.

30. Absorção por capilaridade
Segregação
Caixa L Habilidade passante (Anel J)
Resistividade elétrica

31. 60CBC1630
Denominação composição Resistividade elétrica (kΩ.cm)
Descrição Sigla
70 % UR 50 % UR
Média
Desvio
padrão Média
Desvio
padrão
Graute comum G1 21,4 0,7 43,8 1,8
G1 + 20 % de moinha de coque G1-A 6,5 0,3 13,6 0,5
G1+ 20 % de moinha de coque
+ 0,3 % de fibra de carbono
G1-B 3,28 0,16 6,2 0,3
Graute comum G2 35,5 0,9 65 4
G2+ 20 % de moinha de coque G2-A 6,7 0,3 12,5 0,6
G2+ 20 % de moinha de coque
+ 0,3 % de fibra de carbono
G2-B 2,48 0,11 4,1 0,5
Graute comum G3 26,0 1,0 43,5 1,9
G3+ 20 % de moinha de coque G3-A 6,4 0,3 11,7 1,0
G3+ 20 % de moinha de
coque + 0,3 % de fibra de
carbono
G3-B 1,2 0,4 1,7 0,5

32. 60CBC1630
Propriedade
Composição com
moinha de coque
Composição com moinha
de coque e fibra
G1-A G2-A G3-A G1-B G2-B G3-B
Composição
granulométrica
(% massa)
# 6,30 mm 0,26 0,25 0,24 0,26 0,25 0,24
# 4,75 mm 0,45 0,61 0,47 0,45 0,61 0,47
# 2,36 mm 13,89 10,73 4,12 13,89 10,73 4,12
# 1,18 mm 12,63 14,81 8,67 12,63 14,81 8,67
# 0,60 mm 10,39 8,04 11,78 10,39 8,04 11,78
# 0,30 mm 11,11 19,08 24,42 11,11 19,08 24,42
# 0,15 mm 11,82 9,42 11,80 11,82 9,42 11,80
< 0,15 mm 39,45 37,06 38,51 39,45 37,06 38,51
Massa específica no estado fresco (kg/L) 2,09 2,15 1,88 2,04 2,13 1,92
Teor de ar incorporado (%) 4,50 3,60 3,5 5,40 4,10 4,2
Diâmetro médio de espalhamento
(mm)
550 695 765 590 680 570
Tempo de escoamento (s/cs) 4”35 4”06 3”42 2”96 2”16 1”09
Habilidade
Passante
Anel J
Diâmetro final
médio (mm)
725 780 570 650 530 575
Diferença de
diâmetros
(mm)
15 35 10 30 20 35
Caixa L, relação de
alturas (H2/H1)
0,76 0,89 0,89 0,78 0,87 0,90

33. 60CBC1630
Propriedade
Composição com moinha
de coque
Composição com moinha
de coque e fibra
G1-A G2-A G3-A G1-B G2-B G3-B
Resistência à
compressão (MPa)
1 dia 10,7 40,1 15,5 7,7 30,1 8,9
7 dias 36,9 58,7 39,6 32,8 50,7 31,2
28
dias
45,0 67,5 46,5 44,2 60,8 37,9
MAV
Massa específica
(g/cm³)
2,26 2,26 2,18 2,27 2,30 2,13
Índice de vazios (%) 12,06 8,22 13,10 14,03 12,61 17,16
Absorção de água (%) 6,06 3,96 6,90 7,20 6,27 9,71
Absorção de
água por
capilaridade
Valor médio
(g/cm²)
0,80 0,38 0,63 0,89 0,60 1,00
Altura
máxima da
penetração
(mm)
7,7 3,4 4,5 7,3 4,2 6,9

34. Conclusões
Os ensaios exploratórios em um dos três grautes
comuns possibilitaram definir as duas composições
bases, ambas com 20 % de moinha de coque e, em
uma delas, com 0,3 % de fibra de carbono;
As composições bases foram aplicadas para os três
grautes comuns, tendo-se alteração pouco
significativa nas características dos grautes,
determinadas por ensaios no estado fresco e no
estado endurecido;

35. Os resultados de resistividade elétrica foram baixos
para todas as composições dos grautes condutivos,
sendo que a G3-B (20 % de moinha e 0,3 % de fibra)
aquela em que os valores se mantiveram mais
baixos na condição de 50 % UR;
Com os resultados obtidos foi elaborada uma
especificação técnica e recomendações para estudos
futuros complementares.
Conclusões

36. “A mente que se abre a uma nova
ideia jamais voltará ao seu
tamanho original.”
Albert Einstein
Obrigada!
Adriana de Araujo
aaraujo@ipt.br
aaraujobonini@gmail.com
lcp@ipt.br