Mecanismos de deterioracão do Concreto

28/11/2010
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Universidade Federal de Minas Gerais
Durabilidade, Patologia e Recuperação das
Construções de Concreto Armado
MECANISMOS DE
DETERIORAÇÃO DO
CONCRETOCONCRETO
Prof. Aldo Giuntini de Magalhães
Introdução
Até o final da década de 80, a resistência à compressão
ainda era, praticamente, o único parâmetro adotado
para avaliar a qualidade do concreto. Em função disto,
está ocorrendo uma degradação mais acelerada nas
estruturas de concreto armado, obrigando a
comunidade que trabalha com este material a definir
novos parâmetros de forma a garantir a suanovos parâmetros, de forma a garantir a sua
performance.
Introdução Causas Físicas Causas Químicas Biodeterioração
Surge então um conceito até então pouco conhecido e
praticamente não utilizado: a durabilidade do concreto.
Este novo parâmetro é a capacidade do concreto de
resistir às intempéries e aos demais processos de
degradação.
A deterioração do concreto ocorre muitas vezes como
resultado de uma combinação de diferentes fatores
externos e internos. São processos complexos,
determinados pelas propriedades físico-químicas do
concreto e da forma como está exposto. Os processos
Introdução
p p
de degradação alteram a capacidade do material
desempenhar as suas funções, e nem sempre se
manifestam visualmente. Os três principais sintomas
que podem surgir isoladamente ou simultaneamente
são a fissuração, o destacamento e a desagregação.
Causas Físicas da
Deterioração do Concretoç
Mecanismos de Deterioração do Concreto

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Desgaste Superficial
Desgaste por Abrasão
Abrasão é o processo que causa desgaste superficial no
concreto por esfregamento, enrolamento, escorregamento ou
fricção constante, sendo particularmente importante no
estudo do comportamento de pisos industriais, pavimentos
rodoviários e de pontes.
A resistência superficial e a dureza do concreto influenciam o
desgaste por abrasão. A utilização de agregados graúdos
mais resistentes e o aumento da resistência à compressão,
elevam a sua resistência à abrasão.
Desgaste por Abrasão / Erosão
Influência da relação água/cimento e do tipo de agregado
na deterioração à abrasão/erosão no concreto.
Desgaste por Abrasão
Desgaste superficial por abrasão em pavimento de concreto.
Desgaste por Erosão
É necessário separar o desgaste provocado pelo
carreamento de partículas finas pela água dos
estragos causados pela cavitação. Enquanto a
erosão é o desgaste causado pela passagem
abrasiva dos fluidos contendo partículas finas
suspensas, a cavitação é a degradação da
superfície do concreto causada pela implosão de
bolhas de vapor de água quando a velocidade ou
direção do escoamento sofre uma mudança brusca.
Desgaste por Erosão
Erosão em galeria de água pluvial.

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Desgaste por Cavitação
Degrau de galeria.
Desgaste por Cavitação
Calha do vertedouro de uma barragem.
Fissuração Devido a Variação
VolumétricaVolumétrica
A variação de temperatura provoca uma mudança
volumétrica nas estruturas de concreto. Se as
contrações e expansões são restringidas, e as tensões
de tração resultantes forem maiores que a resistência
do concreto poderão ocorrer fissuras
Gradientes Térmicos
do concreto, poderão ocorrer fissuras.
Em elementos de concreto com grandes dimensões,
como por exemplo, barragens ou blocos de fundação,
poderão surgir fissuras devido aos efeitos do gradiente
térmico causado pelo calor de hidratação do cimento,
que pode originar tensões de tração.
Coeficiente de Expansão
Térmica Linear (α) do concreto:
6 a 12 x 10-6 /oC
Considerando:
α = 9 x 10-6 /oC
Vão = 30,5 m = 30500 mm
Δt = 38 oC
Δl = 10,43 mm
IGREJA DA PAMPULHA (BH)

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Variações bruscas de temperatura provocam danos
sobre as estruturas, uma vez que a temperatura da
superfície se ajusta rapidamente, enquanto a do
interior se ajusta lentamente. Os efeitos são
destacamentos do concreto causados pelos
choques térmicos. Cita-se por exemplo, o topo das
chaminés de indústrias, onde as águas frias das
chuvas encontram a superfície quente dos anéis
superiores, causando o esfacelamento do concreto.
Topo de chaminé de uma siderúrgica, deteriorado pela
variação brusca de temperatura
Anel superior de concreto de uma chaminé dilacerado
devido ao choque térmico
Cristalização de Sais nos Poros
Sob certas condições ambientais, por exemplo,
quando um lado de um muro de arrimo ou a laje de
um concreto permeável está em contato com uma
solução de sal e os outros lados estão sujeitos à
perda de umidade por evaporação, o material pode
se deteriorar por tensões causadas pela
cristalização de sais nos poros. Grandes pressões
são produzidas pela cristalização de sais a partir de
soluções supersaturadas.
A extensão do dano depende do local da cristalização do sal
(na superfície externa ou no interior do concreto), que é
determinado por um equilíbrio dinâmico entre a taxa de
evaporação da água a partir da superfície exposta do
material e a taxa de fornecimento da solução de sal para estematerial e a taxa de fornecimento da solução de sal para este
local.
Apenas quando a taxa de migração da solução de sal através
dos poros interconectados do material é mais lenta do que a
velocidade de reposição, a zona de secagem ocorre
substancialmente abaixo da superfície.
Na literatura, os termos descamamento por sal,
desagregação por sal e ataque por hidratação de sal têm
sido usados para descrever a manifestação física de um
fenômeno que é observado na alvenaria e no concreto
poroso exposto a sais hidratáveis como sulfato de sódio eporoso exposto a sais hidratáveis, como sulfato de sódio e
carbonato de sódio.
Como consequência dos numerosos ciclos de variações de
umidade e temperatura do ambiente, ocorre uma
deterioração progressiva na superfície do concreto.

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Lixiviação
Descamamento por sal em
prismas de argamassa
parcialmente submersos
em soluções de (a) sulfatoem soluções de (a) sulfato
de sódio e (b) carbonato de
sódio.
Devido às grandes diferenças na densidade, a
considerável expansão volumétrica está associada à
transformação da forma anidra desses sais na forma
hidratada.
Esse tipo de ataque puramente físico a partir da
penetração de uma solução de sais é distinto dos
demais ataques envolvendo interações químicas com os
produtos de hidratação.
Fissuração Devido a
Exposição a Extremos de
TemperaturaTemperatura
Apesar destes fenômenos não serem tão comuns no
Brasil, eles são importantes nos países atingidos por
baixas temperaturas durante o inverno.
Os efeitos destes fenômenos sobre o desempenho do
Ciclos de Gelo/Degelo
concreto dependerão do seu estágio de endurecimento.
Se ocorrer o congelamento antes do endurecimento, o
processo de hidratação do cimento será suspenso,
sendo retomado após o descongelamento, sem perda
significativa da resistência, apesar da expansão interna
da água.
Se o congelamento ocorrer após o endurecimento do concreto, mas
sem que ele tenha atingido sua resistência final, a expansão devido
ao congelamento da água resultará em perdas significativas de
resistência.
Quando o concreto endurecido é exposto a baixas temperaturas, a
água retida nos poros capilares congela e expande. Ao
descongelar, verifica-se um acréscimo expansivo nos poros, que
aumenta com a sucessão de ciclos, causando uma pressão de
dilatação que provoca fissuração no concreto, e consequentemente
sua deterioração

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A degradação do concreto pode ocorrer também pela
aplicação de sal para acelerar o degelo. As ações de
cloros neste processo podem ser danosas ao concreto,
contribuindo para a sua degradação em função dos
mecanismos de corrosão das armaduras.
mecanismos de corrosão das armaduras.
A aplicação do sal produz também uma redução da
temperatura na superfície do concreto causando um
choque térmico, além de tensões internas que podem
provocar fissuras devido a diferença de temperatura
entre a superfície e o interior do concreto.
Sequência da propagação
do gelo no vazio de ar
incorporado.
Quando um elemento de concreto é submetido a altas
temperaturas sofre modificações importantes.
A água livre ou capilar do concreto começa a evaporar a
partir dos 100°C.
Efeito de Altas Temperaturas
p
Entre 200°C e 300°C, a perda de água capilar é
completa, sem que se observem alterações na estrutura
do cimento hidratado e sem redução considerável na
resistência.
De 300°C a 400°C produz-se a perda de água de gel do
cimento, ocorrendo uma sensível diminuição das
resistências e aparecendo as primeiras fissuras
superficiais no concreto.
Aos 400°C uma parte do hidróxido de cálcio procedente
Aos 400 C, uma parte do hidróxido de cálcio procedente
da hidratação dos silicatos se transforma em cal viva.
Até os 600°C, os agregados que não têm todos os
mesmos coeficientes de dilatação térmica, se expandem
com diferentes intensidades, provocando tensões
internas que começam a desagregar o concreto.
O concreto no processo de elevação de temperatura vai
perdendo resistência e mudando sua coloração.
Assim, a 200°C o concreto é cinza e não há perda de
resistência apreciável;
resistência apreciável;
A 300°C a perda de resistência varia em torno de 10%,
decrescendo progressivamente a partir desta
temperatura;
De 300°C a 600°C a cor muda para rosa a vermelha, a
resistência à compressão cai para 50% do valor original,
aproximadamente, o módulo de deformação reduz em
até 20% e a resistência à tração chega a ter um valor
praticamente desprezível;
Entre 600°C a 950°C a cor passa para um cinza com
pontos vermelhos, com resistência à compressão muito
pequena;

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De 950°C a 1000°C a cor muda para amarela
alaranjada e o concreto começa a sinterizar-se;
A partir de 1000°C o concreto sofre a sinterização,
virando um material calcinado, mole e sem resistência.
Influência da temperatura sobre a resistência do concreto.
Influência da temperatura sobre a resistência do concreto.
No concreto armado, o efeito da variação de temperatura não
costuma ocasionar o surgimento de tensões quando as
temperaturas são normais, pois o coeficiente de dilatação
dos dois materiais é semelhante: 1,2 x 10-5 /°C para o aço e
1 0x10-5 /°C para o concreto No entanto quando as1,0x10 5 / C para o concreto. No entanto, quando as
temperaturas se elevam, os coeficientes têm
comportamentos diferentes, sendo que o do aço pode chegar
a 30 vezes superior ao do concreto, produzindo tensões
relevantes, que podem provocar o destacamento da camada
de cobrimento das armaduras.
O aço exposto à alta temperatura se dilata,
diminui seu limite elástico e sua tensão de
ruptura, chegando ao colapso perto dos 500°C.
É importante considerar que aços doces e
laminados recuperam praticamente suas
propriedades originais quando esfriam.
Incêndio provoca danos em vigas de um auditório.

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Efeitos do calor deterioram a laje superior de um túnel
para passagem de peças metálicas com altas
temperaturas em uma siderúrgica.
Danos por fogo no revestimento de concreto do Channel Tunnel (1996).
Causas Químicas da
Deterioração do Concretoç
Deterioração do Concreto Por Meio de Reações Químicas
A
O hidróxido de cálcio (Ca(OH)2) e o C-S-H presentes nos cimentos Portland hidratados
são atacados por uma água mole*.
Nota: A dureza da água é definida em termos da concentração dos cátions cálcio e
magnésio - geralmente acompanhados dos ânions carbonato, bicarbonato, cloreto e/ou
sulfeto. Em concentrações acima de 150mg/L, água é classificada como dura. Teores
entre 150 e 75mg/L, como moderadas e, abaixo de 75mg/L é chamada de água mole.
Solução ácida formando compostos de cálcio solúveis como o cloreto de cálcio sulfato
B I
Solução ácida formando compostos de cálcio solúveis, como o cloreto de cálcio, sulfato
de cálcio, acetato de cálcio ou bicarbonato de cálcio
B II
Certos ânions presentes em águas agressivas podem reagir com a pasta de cimento
formando sais insolúveis. Exemplo: soluções de ácido oxálico (HO2CCO2H) formando
oxalato de cálcio (CaC2O4).
B III
Soluções de magnésio atacam eventualmente os silicatos hidratados de cálcio (C-S-H)
promovendo a substituição do Ca2+ pelo Mg2+ formando o silicato hidratado de
magnésio.
C
Ataques de sulfatos formando etringita e gesso; reação álcali-agregado; corrosão do
aço no concreto; hidratação de cristais de MgO e CaO.
Reações Envolvendo
Produtos Expansivosp

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Corrosão de Metais
Incorporados ao Concretop
A deterioração do concreto contento metais
incorporados, tais como tubulações, armadura
passiva e cordoalhas de protensão é
l t t ib íd bi ã d
Aspectos Gerais
geralmente atribuída a uma combinação de
efeitos; entretanto, a corrosão dos metais
incorporados é invariavelmente a causa
principal.
Aspectos Gerais
Dependendo do tipo de ação do meio corrosivo sobre o
material, os processos corrosivos podem ser
classificados em dois grandes grupos, abrangendo
todos os casos deterioração por corrosão:
Os processos de corrosão eletroquímica são mais
frequentes na natureza e são os que ocorrem no caso
dos metais incorporados ao concreto.
1. Corrosão Eletroquímica;
2. Corrosão Química.
Algumas condições devem estar presentes antes que
uma célula de corrosão passe a atuar:
1. Existência de um ânodo e um cátodo;
2. Existência de um potencial elétrico entre o ânodo e o cátodo;
Corrosão Eletroquímica
2. Existência de um potencial elétrico entre o ânodo e o cátodo;
3. Deve existir um caminho metálico conectando eletricamente o
ânodo e o cátodo;
4. O ânodo e o cátodo devem estar imersos num eletrólito
eletricamente condutivo.
Hidróxido de Ferro
Eletrólito: solução eletricamente condutora constituída
de água contendo sais, ácidos ou bases presente nos
poros da matriz de concreto.
CátodoÂnodo
As reações de corrosão eletroquímica são reações de
oxidação e redução que ocorrem necessariamente na
presença de água no estado líquido.
As reações da área anódica são reações de oxidaçãoAs reações da área anódica são reações de oxidação
(Fe → Fe2+ + 2e-).
As reações da área catódica são reações de redução.
Para um meio básico aerado teremos:
(H2O + 1/2O2 + 2e- → 2(OH)-.

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A diferença de potencial necessária para dar
início a corrosão eletroquímica da armadura do
concreto pode ocorrer devido à falta de
uniformidade do aço (diferentes aços, soldas),
do contato com metais com menor potencial
eletroquímico, assim como da heterogeneidade
do meio físico e químico que rodeia o aço.
A corrosão através do metal e do eletrólito,
entre o ânodo e o cátodo, pressupõe o
funcionamento de um circuito fechado. Se o
O Que Mantem o Processo?
circuito se interrompe em algum de seus
pontos, a pilha não pode funcionar e a corrosão
se detém.
Para que o circuito se mantenha é necessário
que a região catódica continue consumindo os
elétrons provenientes do processo da ionização
O Que Mantem o Processo?
do aço na região anôdica.
A região catódica por sua vez só consegue
continuar consumindo esses elétrons na
presença de H2O e O2.
Influência da Unidade Relativa do Ar
Em um concreto com uma umidade relativa abaixo
de 60%, provavelmente não haverá corrosão.
O mesmo acontece quando o concreto estiver
A umidade ótima para ocorrer o processo encontra-
se entre 70 a 80%, sendo que, acima deste nível, a
difusão de oxigênio é reduzida consideravelmente.
saturado com água.
Os produtos de ferro e aço são normalmente
cobertos por uma fina camada de óxido de ferro
(Fe203) que se torna impermeável e fortemente
Proteção por Passivação da Armadura
aderida à sua superfície em um meio alcalino,
impedindo que a região catódica tenha contato
com a água e com o oxigênio. Esse fenômeno é
conhecido com passivação da armadura.
Essencialmente são duas as causas que podem dar
lugar a destruição da capa passivante:
1. A presença de uma quantidade suficiente de
cloretos, adicionada durante o amassamento do
Proteção por Passivação da Armadura
cloretos, adicionada durante o amassamento do
concreto ou penetrada do exterior, ou outros íons
despassivantes em contato com a armadura;
2. A diminuição da alcalinidade do concreto por reação
com substâncias ácidas do meio.

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Ação de Cloretos
Cloretos são compostos que, em solução, se
dissociam liberando o íon Cl- (NBR 13797/97).
Na ausência de Cl-, a camada de passivação do
aço se mantem estável enquanto o concreto possuir
um pH maior que 11,5.
Em função da natureza dos produtos de hidratação
do cimento Portland (≈ 20% de Ca(OH)2 + solução
básica presente nos poros), o pH do concreto
usualmente se mantem acima de 12.
Ação de Cloretos
Os íons cloretos podem chegar até o concreto através
de diversas formas, como uso de aceleradores de pega
que contêm CaCl2, impurezas na água de amassamento
e nos agregados, água do mar e maresia, sais de
degelo e processos industriais.
A presença de Cl- torna a camada passivadora instável
e permeável, podendo destruí-la na presença de valores
de pH superiores a 11,5.
Ação de Cloretos
Ação de Cloretos
Apesar de ser capaz de destruir a camada passivadora
com níveis elevados de pH, a concentração de cloretos
necessária para promover a corrosão é fortemente
afetada, dentre outros fatores, pelo pH do concreto.
Foi demonstrado que é necessário um nível de 8.000
ppm de íons cloretos para iniciar o processo quando o
pH é de 13,2, mas quando o pH cai para um patamar de
11,6, a corrosão se inicia com somente 71 ppm de íons
cloretos.
Ação de Cloretos
Tabela 1 - Teor máximo de íons cloreto para proteção das armaduras do concreto
Tipo de estrutura
Teor máximo de íons cloreto
(Cl-) no concreto
% sobre a massa de cimento
Concreto protendido 0,05
Concreto armado exposto a cloretos nas
condições de serviço da estrutura
0,15
Concreto armado em condições de
exposição não severas (seco ou
protegido da umidade nas condições de
serviço da estrutura)
0,40
Outros tipos de construção com concreto
armado
0,30
Fonte: ABNT NBR 12655:2006 - Concreto de cimento Portland - Preparo, controle e
recebimento - Procedimento
Ação de Cloretos
O risco dos cloretos induzirem um processo de corrosão
aumenta com a facilidade de migração do Cl- através da
matriz de concreto e da razão Cl-/OH- presente nos poros.
Nos cimentos Portland, a taxa Cl-/OH- diminui com a
presença de C3A.
Parte cloretos se ligam com o C3A formando o
C3A.CaCl2.10H2O (fase sólida menos reativa), mas uma boa
parcela ainda permanece livre nos poros.

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Ação de Cloretos
A formação do C3A.CaCl2.10H2O pode ser reduzida em
função da presença de sulfatos, devido a formação
preferencial de monosulfatos e da etringita, ou por
carbonatação.
Apesar de cimentos com adições terem menores
concentrações de OH-, as taxas de Cl-/OH- diminuem em
alguns casos devido também a redução do Cl- em solução,
em função de uma maior concentração de C3A ou AFm
presentes, capazes de reter o Cl-.
Cimentos mais resistentes ao ataque de cloretos (em
ordem decrescente):
1. Cimentos com adição de escória granulada de alto-
forno;
Ação de Cloretos
2. Cimento com adição de cinza volante;
3. Cimento Portland comum;
4. Cimento resistente a sulfatos (pouco resistente);
5. Cimento com adição de sílica ativa (pouco
resistente).
Ação de Cloretos
Para a determinação do teor de cloretos no concreto são
utilizados diferentes métodos, geralmente divididos em dois
grupos: medição da relação cloretos totais/livres e medição
da relação cloretos fixos/livres. O número total de cloretos é
d í li i fisoma de íons livres mais fixos.
O cloreto livre existe na solução intersticial, sendo de fácil
extração, enquanto o fixo é fortemente absorvido pelas
paredes dos poros, sendo quimicamente ligado à matriz
cimentícia, originando os cloro-aluminatos.
Ação de Cloretos
A medição de cloretos é feita em amostras de pó retiradas do
concreto, em diferentes profundidades da estrutura, e a
análise quantitativa é feita por via química (ASTM C 1152-
1992) ou por análise de fluorescência de Raio-X.
Ação de Cloretos
Ponte rodoviária em área urbana
Ação de Cloretos
Pilar sobre o mar após
10 anos de construção,
deteriorado devido aos
efeitos da interação daç
carbonatação com íons
e cloretos

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Carbonatação
O anidrido carbônico, CO2, presente na atmosfera tem
uma tendência notável para se combinar com as bases
do cimento hidratado, resultando compostos com pH
mais baixos.
A ação do CO2 sobre os constituintes do cimento
hidratado é complexa, pois não se limita ao hidróxido de
cálcio, mas ataca e degrada todos os produtos da
hidratação do cimento. O concreto é um material poroso
e o CO2 do ar penetra pelos seus poros.
Carbonatação
O dióxido de carbono (CO2) dissolve-se nas
soluções presentes nos poros da pasta de
cimento, produzindo íons CO3
2-, que reagem
com o Ca2+ para produzir o CaCO3. Os ions OH-
e Ca2+ necessários nessas reações são obtidos
pela dissolução do Ca(OH)2 e pela redução da
taxa Ca/Si do C-S-H. O CH e o C-S-H
carbonatam-se simultaneamente.
Carbonatação
Conforme já mencionado o concreto possui um pH
da ordem de 12,5, principalmente por causa do
Ca(OH)2. O desaparecimento do hidróxido de cálcio
do interior dos poros da pasta de cimento hidratadodo interior dos poros da pasta de cimento hidratado
e sua transformação em carbonato de cálcio faz
baixar o pH da solução em equilíbrio de 12,5 para
9,4, fator importante para o início da corrosão das
armaduras.
Carbonatação
Carbonatação
A velocidade do processo depende da
permeabilidade do concreto que é afetada pela
quantidade e tipo de cimento usado no traço, pela
relação a/c, pela granulometria dos agregados, pelo
grau de compactação e pelos cuidados com a cura.
O grau de carbonatação máximo ocorre a uma
umidade relativa de 60%, enquanto que em um
ambiente seco ou saturado a carbonatação é
reduzida para 20% deste valor.
Carbonatação
A cura tem grande influência neste processo.
Deficiência de cura pode ocasionar fissuras no
concreto, o que facilita a entrada do CO2.
A b t ã i ó ãA carbonatação por si só não causa a
deterioração do concreto, mas possui efeitos
importantes. Observa-se aumento na
resistência à compressão do concreto e a
retração por carbonatação.

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Carbonatação
FRENTE DE CARBONATAÇÃO
REDUÇÃO DO PH
(AR)
+ HIDRÓXIDO DE CÁLCIO
(CONCRETO)
CO2 + H2O
REDUÇÃO DO PH
DESTRUIÇÃO DA PELÍCULA DE ÓXIDO DE FERRO
QUE PROTEGE O AÇO PASSIVADO
INÍCIO DO PROCESSO DE CORROSÃO
DESPASSIVIDADE
Carbonatação
Concreto em ambiente alcalino PH > 13
Armadura passivada estável indefinidamente
A carbonatação não ocorre quando o concreto estiver debaixo de água
Evolução do CO2 na Atmosfera
337
354
378
350
370
390
m
316
325
337
279 296
270
290
310
330
Anos
ppm
1765
1900
1960
1970
1980
1990
2004
Carbonatação
Pilar em indústria
com corrosão nas
d d idarmaduras devido
à carbonatação
Medição da Frente de Carbonatação
A identificação das áreas carbonatadas pode
ser feita através de difração de Raio-X, análise
térmica diferencial, termografia e observação
microscópica. Mas a comprovação mais
corrente é através de indicadores de pH a base
de fenolftaleína ou timolftaleína. Quando do uso
de fenolftaleína, as regiões mais alcalinas
apresentam-se com cor violeta, enquanto as
menos alcalinas são incolor.

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Amostra da Ponte Rio-Niterói indicando uma profundidade de carbonatação
de 2 cm em uma peça com 4 cm de cobrimento de armadura
Fatores facilitadores:
• presença de oxigênio;
• presença de água;
• heterogeneidade do meio que
circunda o aço;
• perda da alcalinidade do meio;
• presença de cloretos;
Fatores inibidores:
• concreto pouco permeável;
• Alta alcalinidade do meio;
• camada de recobrimento da
armadura adequada;
• etc.
• etc.
Os óxidos expansivos, gerados na corrosão,
ocupam um volume várias vezes maior que o
volume do aço original, causando fissuras e
destacamento da camada de cobrimento,
facilitando o ingresso de mais agentes
agressivos.
A corrosão da armadura induz ao surgimento de
trincas e ao desplacamento de partes do concreto.
Fissuras em viga
causadas pela
expansão dos
óxidos geradosóxidos gerados
na corrosão
Processo de expansão.

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O aço em corrosão diminui de seção ou converte-se
totalmente em óxido, há redução da aderência
aço/concreto e consequentemente, ocorre uma perda
da capacidade estrutural do elemento de concreto.
Corrosão generalizada:
A corrosão uniforme ou generalizada ocorre
devido a uma perda generalizada da película
de passivação, resultante da frente de
carbonatação no concreto e/ou presença
excessiva de cloretos.
Corrosão
generalizada,
atinge todo um
pilar de áreapilar de área
industrial
Corrosão localizada:
Forma-se a partir de uma célula de corrosão onde existe uma
área passivada intacta, atuando como um cátodo, e uma
pequena área atuando como ânodo, que perdeu a película
passiva e onde se reduz o oxigênio dissolvendo o aço.
As pequenas áreas despassivadas, conhecidas pelo nome de
pite, podem gerar condições suficientes para a sua
continuidade e crescimento, e decrescem o pH localmente.
Corrosão sob tensão:
A corrosão sob tensão se caracteriza por ocorrer em aços
submetidos a elevadas tensões, em cuja superfície é gerada uma
microfissura que vai progredindo muito rapidamente, provocando
uma ruptura brusca e frágil do metal ainda que a superfície nãouma ruptura brusca e frágil do metal, ainda que a superfície não
mostre evidências de ataques.
Este tipo de corrosão acontece, preferencialmente, em concretos
protendidos, sendo um fenômeno muito específico e normalmente
associado à má qualidade do concreto (bainhas mal preenchidas,
lixiviação do concreto) ou a presença de determinados íons.

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Corrosão galvânica:
Este tipo de corrosão ocorre quando existem
diferentes tipos de metal no mesmo meio eletrolítico.
O metal com menor atividade eletroquímica éO metal com menor atividade eletroquímica é
corroído. Uma das situações mais comuns
encontradas é o uso de alumínio dentro do concreto
armado.
Corrosão
galvânica de
pilar de prédio
residencialresidencial
Ataque por Sulfato
Ataque por Sulfato
Definição de Sulfato:
Sulfato segundo a IUPAC (International Union of Pure and
Applied Chemistry) é o íon SO4
2-, consistindo de um átomo
central de enxofre (S) ligado por ligações covalentes a quatro
átomos de oxigênio (O). O ânion sulfato apresenta estado de
oxidação 2-.
Não é raro encontrar concentrações de sulfato
potencialmente deletérias em águas industriais e naturais.
Ataque por Sulfato
Estrutura química do sulfato de cálcio.

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Ataque por Sulfato
Presença de Sulfato:
A maioria dos solos contém sulfato na forma de gipsita
(CaSO4.2H2O) em teores normalmente entre 0,01 a 0,05%
em massa. Essa quantidade é considerada inofensiva ao
tconcreto.
A solubilidade da gipsita na água em temperatura normal é
bastante limitada (aproximadamente 1,4 g de SO4 por litro).
Normalmente, concentrações maiores de sulfato nas águas
subterrâneas se devem à presença de sulfatos de magnésio,
sódio e potássio.
Ataque por Sulfato
Presença de Sulfato:
O sulfato de amônia, (NH4)2SO4, está frequentemente
presente nas terras e águas agrícolas.
Efluentes de fornos (que usam combustíveis com alto teor de(q
enxofre) e da indústria química podem conter ácido sulfúrico.
A decomposição de matéria orgânica em pântanos, lagos
rasos, poços de mineração e tubulação de esgoto costuma
levar à formação de gás sulfídrico (H2S), que se transforma
em ácido sulfúrico pela ação bacteriana.
Ataque por Sulfato
Ataque por Sulfato
Efeitos do ataque por sulfato no concreto:
O ataque por sulfato pode se manifestar na forma de
expansão e fissuração do concreto, provocando os seguintes
efeitos:
Perda de resistência mecânica;- Perda de resistência mecânica;
- Aumento da permeabilidade;
- Perda de massa devido à perda de coesão dos produtos
de hidratação do cimento;
- Fragmentação da camada superficial;
- Desintegração.
Nomenclatura Química do Cimento
Fórmulas químicas na indústria do cimento são
frequentemente expressas como somas de óxidos.
Exemplo: O silicato tricálcico, Ca3SiO5, pode ser escrito
também como 3CaO·SiO2.
Isso não quer dizer que os óxidos constituintes são
encontrados separados dentro da estrutura do material.
É também comum utilizar letras para abreviar as fórmulas dos
óxidos mais comuns, tais como C para o CaO ou o S para o
SiO2.
Nomenclatura Química do Cimento
Nome Óxido Abreviação
Óxido de Cálcio (cal viva ou cal virgem) CaO C
Dióxido de Silício (sílica) SiO2 S
Óxido de Alumínio (alumina) Al2O3 A
Óxido de Ferro III (hematite ou hematita) Fe2O3 F
Óxido de Magnésio (magnésia) MgO M
Óxido de Potássio K2O K
Trióxido de Enxofre (óxido sulfúrico) SO3
Óxido de Sódio Na2O N
Dióxido de Titânio (titânia) TiO2 T
Pentóxido de Fósforo P2O5 P
Água H2O H
Dióxido de Carbono (gás carbônico) CO2

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Ataque por Sulfato
Reações químicas no ataque por sulfato:
As reações por sulfato são frequentemente analisadas em
termos das reações entre as fases sólidas da pasta de
cimento e os compostos dissolvidos, tais como Na2SO4 ou
MgSO4, presentes na solução.
Deve-se entender, entretanto, que os cátions e os ânions
presentes na solução produzem reações essencialmente
independentes.
Ataque por Sulfato
Ataque por Sulfato
Ataque por Sulfato
Micrografia eletrônica de
varredura de cristais hexagonais
característicos de monossulfato
hidratado e cristais aciculares de
etringita formados pela mistura
Ataque por Sulfato
de soluções de aluminato de
cálcio e sulfato de cálcio.
É consenso que as expansões
no concreto relacionadas ao
sulfato são associadas à
etringita.
Ataque por Sulfato
Agulhas delgadas e longas
de etringita.

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Ataque por Sulfato
Dependendo do tipo de cátion associado à solução de sulfato
(Na+, K+ ou Mg2+), tanto o hidróxido de cálcio quanto o C-S-H
presentes na pasta de cimento Portland hidratada podem se
t i it (C SO 2H O) l t lf tconverter em gipsita (CaSO4.2H2O) pelo ataque por sulfato.
A formação de gipsita ocorre parcialmente como microcristais
misturados com o C-S-H e parcialmente como veios,
frequentemente paralelos à superfície.
Trincas estão frequentemente associadas com a gipsita
formada como veios.
Ataque por Sulfato
Soluções de sulfato de sódio:
- Na2SO4 + Ca(OH)2 + 2H2O→ CaSO4·2H2O + 2NaOH
A formação da gipsita também necessita de íons Ca2+. Esses
íons serão fornecidos pelo ataque ao Ca(OH)2 podendo
também reagir com o C-S-H.
No caso do ataque por sulfato de sódio, a formação de
hidróxido de sódio como subproduto da reação assegura a
manutenção da alta alcalinidade no sistema, que é essencial
para a estabilidade do produto da hidratação, C-S-H.
Ataque por Sulfato
Soluções de sulfato de magnésio:
- Mg2SO4 + Ca(OH)2 + 2H2O → CaSO4·2H2O + Mg(OH)2
- 3MgSO4 + 3CaO·2SiO2·3H2O + 8H2Og 4 2 2 2
→ 3 (CaSO4·2H2O) + 3Mg(OH)2 + 2SiO2·H2O
Como produtos do ataque por sulfato de magnésio, temos
além da gipsita a formação da brucita (Mg(OH)2) e da
serpentina (M3S3H2).
Ataque por Sulfato
O hidróxido de magnésio (brucita - Mg(OH)2) é insolúvel e
reduz a alcalinidade do sistema.
Na ausência de íons hidroxila na solução, o C-S-H deixa de
ser estável e também é atacado pela solução de sulfato.
O sulfato de magnésio, portanto, é mais severo no concreto.
Os cimentos Portland RS (resistentes aos sulfatos) reduzem
a formação de etringita, a descalcificação do C-S-H e a
formação de fissuras.
Ataque por Sulfato
Soluções de sulfato de cálcio:
Apesar de sua pouca solubilidade, CaSO4 presente em
solução pode também atacar o concreto.
Neste caso, a solução pode prover todos os íons necessários
para a produção da etringita a partir do monossulfato, e
pouca ou nenhuma dissolução do CH ou descalcificação do
C-S-H se torna necessária.
Alguns agregados também podem conter gipsita promovendo
um ataque interno.
Ataque por Sulfato
A formação de gipsita (CaSO4·2H2O) como resultado das
reações de troca catiônica também pode causar expansão.
Tem-se observado, entretanto, que a deterioração da pasta, , q ç p
de cimento Portland endurecida pela formação de gipsita se
dá através de um processo que primeiro leva à redução do
pH do sistema e perda de rigidez e resistência, seguida pela
expansão e fissuração e, por fim, pela transformação do
concreto em uma massa pastosa ou não-coesiva.

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Ataque por Sulfato
Ataque de sulfato no concreto da Barragem de Fort Peck, 1971.
Ataque por Sulfato
Desintegração por ataque por sulfatos + erosão.
Controle do Ataque por Sulfato
Fatores que influenciam o ataque por sulfato:
A quantidade de sulfato presente;
O nível da água e sua variação sazonal;
O fluxo de água subterrânea e a porosidade do solo;O fluxo de água subterrânea e a porosidade do solo;
A forma de construção;
A qualidade do concreto.
Se não se pode impedir a água com sulfato de atingir o
concreto, devemos garantir sua qualidade.
Ataque por Sulfato
Tabela 2 - Requisitos para concreto exposto a soluções contendo sulfatos.
Condições de
exposição em
função da
agressividade
Sulfato solúvel
em água (SO4)
presente no solo
% em massa
Sulfato solúvel (SO4)
presente na água
ppm
Máxima relação
água/cimento, em
massa, para concreto
com agregado
normal*
Mínimo fck (para concreto com
agregado normal ou leve)
MPa
Fraca 0,00 a 0,10 0 a 150 -- --
Moderada** 0,10 a 0,20 150 a 1500 0,50 35
Severa** Acima de 0,20 Acima de 1500 0,45 40
* Baixa relação água/cimento ou elevada resistência podem ser necessárias para a obtenção de baixa
permeabilidade do concreto ou proteção contra a corrosão da armadura ou proteção a processos de congelamento e
degelo.
** Água do mar.
*** Para condições severas de agressividade, devem ser obrigatoriamente usados cimentos resistentes a sulfatos.
Fonte: ABNT NBR 12655:2006 - Concreto de cimento Portland - Preparo, controle e recebimento - Procedimento
Fatores que influenciam o ataque por sulfato:
A taxa de ataque à estrutura do concreto com todas suas
superfícies expostas à água com sulfato é menor do que
quando a umidade pode ser perdida pela evaporação em
uma ou mais superfícies.
Assim, porões, galerias, muros de arrimo e lajes sobre o solo
são mais vulneráveis do fundações ou estacas.
A baixa permeabilidade do concreto, é a melhor proteção
contra o ataque por sulfato.
Cimentos Resistentes aos Sulfatos:
O cimento Portland contendo menos do que 5% de C3A é
suficientemente resistente aos sulfatos sob condições
moderadas de ataque por sulfato (quando a única
consideração são as reações de formação de etringita).
Quando altas concentrações de sulfato (≥ 1500 mg/l) estão
envolvidas (normalmente associadas à presença de cátions
de magnésio e álcalis), o cimento RS (≤ C3A ) pode não ser
eficiente contra as reações de troca catiônica que resultam na
formação de gipsita, especificamente se o teor de C3S do
cimento é alto.

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Cimentos Resistentes aos Sulfatos:
Sob essas condições, a experiência mostra que cimentos
contendo potencialmente pouco ou nenhum hidróxido de
cálcio na hidratação têm desempenho muito melhor.
Como exemplos podemos citar: cimentos com alta
concentração de alumina, cimentos Portland com escória de
alto-forno, com mais de 50% de escória, cimentos Portland
pozolânicos com pelo menos 25% de pozolanas (pozolana
natural, argila calcinada ou cinzas volantes com baixa
concentração de cálcio).
Ataque por Sulfato
Efeitos do tipo e consumo de cimento e da adição de cinzas volantes
sobre o ataque por sulfato no concreto.
Ataque por Sulfato
Micrografia eletrônica de varredura e representação diagramática da
expansão do concreto causada pela formação de etringita tardia (DEF
- delayed ettringite formation).
Ataque por Sulfato
Enfoque holístico para expansão e fissuração por formação de
etringita tardia.
Água do Mar
Água do Mar
A água do mar contém sulfatos e ataca o
concreto. Além da ação química, a
cristalização dos sais nos poros do concreto
pode provocar a degradação devido à
pressão exercida pelos cristais salinos, nospressão exercida pelos cristais salinos, nos
locais onde há evaporação, acima da linha de
água. O ataque só ocorre quando a água
pode penetrar no concreto, portanto, o nível
de impermeabilização é muito importante
neste processo.

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Água do Mar
Os concretos localizados entre os limites da
maré, sujeitos à molhagem e secagem
alternadas, são severamente atacados,
enquanto os concretos submersos
permanentemente, são menos atacados.permanentemente, são menos atacados.
Água do Mar
Estrutura de concreto severamente deteriorada, localizada na linha da
maré.
Reação Álcali-Agregado
Reações Álcali-Agregado
O primeiro trabalho sobre o assunto foi publicado por Stanton em
1940, a partir de suas investigações sobre estruturas fissuradas de
concreto na Califórnia.
Os íons Na+, K+ e OH- dissolvidos na solução dos poros da
matriz de cimento geram produtos expansivos, que
degradam o concreto e reagem com certos tipos de sílica
que podem estar presentes nos agregados, resultando em
tensões internas que podem causar expansão e fissurastensões internas que podem causar expansão e fissuras.
As condições necessárias para que as RAS ocorram no
concreto de cimento Portland são uma quantidade
suficientemente alta de óxidos alcalinos no cimento, um
constituinte reativo no agregado e a presença de água.
Em geral, o ataque pode ocorrer em agregados contendo
certas formas de sílica amorfa (reação álcali-sílica) e com
agregados de natureza dolomítica, CaMg(CO3)2, (reação
álcali-carbonatos).
A reação álcali-sílica ocorre com mais frequência.
No concreto massa, a reação álcali-sílica (RAS) gera
fissuras em forma de “mapa”.
No concreto armado, as fissuras tendem a se formar
paralelamente às barras da armadura.

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Fissuras em forma de “mapa” em blocos de fundação
devido a reação álcali-agregado.
Mecanismo de deterioração:
Os álcalis derivam, predominantemente, do cimento.
O clincker contém baixos teores de Na2O e K2O que, depois
de hidratados, passam para a solução sob a forma de
hidróxidos:hidróxidos:
- Na2O + H2O → 2Na(OH)
- K2O + H2O → 2K(OH)
O teor de álcalis no cimento é expresso como percentual
equivalente de Na2O em massa:
- %Na2Oeq = %Na2O + 0,659K2O
A RAS é improvável de ocorrer no concreto de cimento
Portland (não composto) se o teor de Na2Oeq estiver abaixo
de 4 kg/m3.
Um limite de Na2Oeq ≤ 3 kg/m3 foi proposto de modo a facilitar
o controle tendo em vista as variações do processo produtivo.
Um critério alternativo baseado na composição do cimento
pode ser expresso como Na2Oeq 0,6%.
A forma de ataque no concreto envolve a quebra da estrutura
da sílica do agregado por íons hidroxila seguido pela
adsorção dos íons metálico-alcalinos nas superfícies recém-
criadas dos produtos de reação.
p
Forma-se um gel de silicatos de cálcio e álcalis, o qual pode
se dilatar e absorver a água em que entra em contato.
Esta dilatação pode induzir solicitações de tração no concreto
e levar ao aparecimento de um estado vulnerável de
fissuração, influenciada pela geometria e armadura da peça.
Microscopia mostrando as fissuras da reação álcali-agregado.
Esta reação pode passar desapercebida
durante um período de tempo, possivelmente
anos, antes que possa estar evidenciada.
Para se confirmar a reação álcali-agregado é
necessário exames com microscopia
eletrônica.

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Reação Álcali-Agregado em uma Barragem.
a) Desalinhamento
de parapeito da
barragem de Val-
de-Ia-Mare;
b) Bloco de umab) Bloco de uma
ponte em Sierra
Nevada;
c) Pista de pouso da
Base Aérea Naval
de Point Mugu.
Exposição a Produtos
Químicos Agressivosg
Produtos Químicos Agressivos
Certos produtos químicos em solução irão atacar vários
constituintes do concreto.
Podemos categorizar os produtos químicos agressivos da
seguinte forma:
- Ácidos inorgânicos;
- Ácidos orgânicos;
- Soluções alcalinas;
- Soluções de sais;
- Miscelâneas.
Viga de concreto deteriorada por ataque por ácidos em uma indústria.

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Depósito de enxofre em fábrica de fertilizantes.
Ataque químico por ácido sulfúrico deteriorou pilar em indústria de
fertilizantes.
Ataque químico ao concreto.
Biodeterioração do Concreto
A biodeterioração é a mudança indesejável nas
propriedades do material, devido à ação de
microrganismos.
O concreto é considerado um material bioreceptivo ao
t i bi ló i d id à di õ dataque microbiológico devido às condições de
rugosidade, porosidade, umidade e composição
química, que combinadas com as condições
ambientais como umidade, temperatura e
luminosidade, podem promover a biodeterioração do
concreto.
Os microrganismos podem atuar sobre o concreto em
ações deletérias contra a pasta de cimento e os
agregados, interferindo em sua estética, reduzindo
sua durabilidade comprometendo sua integridade.
Os principais microrganismos são as algas fungosOs principais microrganismos são as algas, fungos,
bactérias, liquens e protozoários.
Os mecanismos de biodegradação podem se
manifestar através de formação de biofilme, ataque
ácido, tensões provocadas pela cristalização de sais
e complexação.

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Teto de galeria de águas pluviais contaminada por esgotos apresenta
manchas devido ao ataque biológico.
Na prática o mais significativo ataque biológico ao
concreto é o que ocorre em esgotos.
No interior dos esgotos, em condições anaeróbicas,
as bactérias produzem ácido sulfídrico, H2S, que é
um composto de pouca agressividade ao concreto.u co pos o de pouca ag ess dade ao co c e o
Ao escapar de dentro do esgoto para o ar, o ácido
sulfídrico vai colocar-se ao alcance de bactérias
aeróbicas, que habitam na superfície livre do esgoto.
Essas bactérias o transformam em ácido sulfúrico
(H2S04) que é bastante agressivo para o concreto.
Ambiente dentro de uma tubulação de esgoto.
Degradação biogênica.
Degradação biogênica.
Outra forma comum de ataque biológico é o
crescimento de raízes de plantas, algas e
liquens em fendas ou zonas porosas do
concreto, originando forças expansivas de
degradam mecanicamente o concreto,
facilitando o transporte de outros agentes
agressivos para seu interior.

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Crescimento de raízes de plantas em fendas do concreto deterioram a
estrutura.
Em estruturas marinhas subaquáticas, as
plantas e cracas que se desenvolvem nas
superfícies do concreto têm efeito benéfico,
pelo fato de consumirem o oxigênio antes que
ele possa penetrar no concreto, inibindo o
processo de corrosão das armaduras.
Cracas na linha da água protegem as estruturas marinhas, inibindo o
processo de corrosão das armaduras.
Agradecimentos

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