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EDIFICANDOIDEIASE CONCRETANDO VALORES
MÉTODOS PARA AVALIAÇÃO DA CORROSÃO E DE TÉCNICAS
DE PROTEÇÃO DE ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO:
ENSAIOS DE CAMPO E LABORATORIAIS
Apoio:
GERDAU BRASIL - MAURICIO SILVEIRA MARTIN
IPT/LCP - ZEHBOUR PANOSSIAN e NEUSVALDO LIRA DE ALMEIDA
IPT/LMPC – VALDECIR ANGELO QUARCIONIA
IV SIMPÓSIO SOBRE DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO
ADRIANA DE ARAUJO
aaraujo@ipt.br
Instituto de Pesquisas Tecnológicas - IPT
Laboratório de Corrosão e Proteção - LCP
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Durabilidade é o resultado da interação
entre a estrutura de concreto, o ambiente e as
condições de uso, de operação e de
manutenção.
Um concreto é considerável durável quando
preserva suas propriedades e
características de desempenho quando
exposto ao ambiente para o qual foi projetado.
Andrade, Medeiros e Helene (2011)
Mehta e Monteiro (2014)
A durabilidade do concreto armado
dependerá das características dos materiais,
das ações ambientais e das condições de uso,
operação e manutenção. A vida útil de projeto
(VUP) é o período de tempo estimado para
que a estrutura mantenha o desempenho
previsto à época do projeto, para
determinadas condições de exposição, de uso
e de manutenção. IPT
adequação do concreto ao meio (condições de
exposição);
parâmetros de projeto;
 ações combinadas de fatores de degradação;
INVESTIGAR A CORROSÃO;
AVALIAR TÉCNICAS DE PROTEÇÃO CONTRA A
CORROSÃO.
Let´s
DADOS DE ENSAIOS:
INDICADORES DE DURABILIDADE
Monitorar e prever o comportamento
das estruturas considerando os
principais mecanismos de degradação
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Kim
et
al.
(2020)
redução pH –
CARBONATAÇÃO
CO2
INGRESSO DE FLUIDOS E
SUBSTÂNCIAS
AGRESSIVAS
CORROSÃO
INCIPIENTE
(ESTADO ATIVO)
DEGRADAÇÃO DO
CONCRETO DE COBRIMENTO
E AVANÇO DA CORROSÃO
Em campo, sem a realização periódica de ensaios de avaliação do risco de corrosão
e/ou da adoção de sistema de monitoramento permanente, dificilmente é detectado o
primeiro momento de despassivação da armadura (término de tI) ou até mesmo de
corrosão incipiente (tA). Desse modo, muitas vezes, a corrosão é detectada tardiamente,
quando da visualização de fissura de corrosão (tF) e/ou de desplacamento (tD)
Cl-
DESPASSIVAÇÃO
Barra
Concreto
pH
~12,5
TEMPO
Sanchéz
et
al.
(2009),
Andrade
(2013)
10,5
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AGENDA
INSPEÇÃO E ENSAIOS DE CAMPO
AVALIAÇÃO DO RISCO DE CORROSÃO
EM ELEMENTOS DA ESTRUTURA
ENSAIOS LABORATORIAIS
AVALIAÇÃO DE COMPOSIÇÕES DO CONCRETO
E DE TÉCNOLOGIAS DE PROTEÇÃO
• Especificação IFB.ETHZ:
⁻ ataque de cloreto, imersão parcial – CP de testemunho de campo
• Norma UNE 83992-2:
⁻ ataque de cloreto, migração – ensaio CP armado
• Normas ASTM A955 e ASTM G109:
⁻ ataque de cloreto, macrocélula – ensaio CP armado
⁻ Adaptação IPT – ensaio CP armado e armado/reparo
⁻ Adaptação IPT, par galvânico – ensaio em solução
• Especificação M-82:
⁻ ataque de cloreto, macrocélula – ensaio CP armado/reparo
• Outras IPT:
⁻ ataque de cloreto – ensaio em solução/areia
⁻ carbonatação – ensaio CP armado
• Inspeção visual detalhada
• Espessura de cobrimento
• Vazios (som cavo)
• Exame da armadura e medida do diâmetro efetivo
• Frente de carbonatação
• Frente de penetração de cloreto e coleta de
amostras
• Resistividade elétrica
• Teor de umidade
• Potencial de circuito aberto
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 reconhecimento da estrutura, verificação do estado geral de conservação e do
ambiente de exposição para seleção de elementos/áreas representativas para uma
inspeção detalhada e para a realização de ensaios e análises
 Exame visual detalhado com mapeamento de
reparos localizados, de manchas de umidade e de
pontos de corrosão e do índice de fissuração.
 Extração de testemunhos para reconstituição do
traço e avaliação das propriedades físicas e da
microestrutura.
 Investigação das condições ambientais e do
histórico de intervenções e de manutenções.
Empena Fachada FAU - patrimônio da arquitetura
Brasileira
INSPEÇÃO VISUAL - RISCO DE CORROSÃO
Metodologia IPT/LCP
OS OBJETIVOS DA INSPEÇÃO PODEM SER
AMPLIADOS CONFORME O ESTADO DA
ESTRUTURA E EXIGÊNCIAS DO CONTRATANTE!
Tubos de Karsten
ConservaFAU
(2016)
Concreto
Reparo
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INSPEÇÃO DETALHADA E ENSAIOS DE CAMPO - RISCO DE CORROSÃO
ELEMENTOS REPRESENTATIVOS - Metodologia IPT/LCP
Extração CPs
Definição das áreas, demarcação de eixos horizontais
e verticais. Exame visual e registro dos tipos e as
dimensões das manifestações patológicas
Mapeamento do cobrimento da armadura
Seleção de áreas
próximas às de extração
de testemunhos!
Avaliação global dos
valores de cobrimento
por tipo de elemento
Áreas de som cavo são
indicativas de possível
corrosão em curso!
Áreas de cobrimento
deficientes representam
risco de corrosão!
Áreas de maior
heterogeneidade
(fissura, segregação)
representam risco de
corrosão!
Representação gráfica
0
20
40
60
80
100
< 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55
Número
Espessura de cobrimento (mm)
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INSPEÇÃO DETALHADA E ENSAIOS DE CAMPO - RISCO DE CORROSÃO
Metodologia IPT/LCP
Fratura do concreto e exame visual para
avaliação do estado passivo ou ativo de
corrosão e da interface aço/concreto
Aspersão de solução indicadora de pH (fenolftaleína)
e/ou da contaminação com cloreto (nitrato)
Remoção dos produtos de corrosão
e medida da seção residual (Ø𝒓)
e/ou medida do cobrimento efetivo
Coleta de amostra do concreto para
avaliação de perfil de cloreto e de
testemunhos para ensaios laboratoriais
Interferência da disponibilidade
de OH- para a formação do óxido
de prata, o que ocorre em
concreto carbonatado!
Elemento
Profundidade da frente de
carbonatação (mm)
Espessura de cobrimento
efetivo (mm)
Diâmetro residual/
projeto (mm)
Estado
eletroquímico
(Exame visual)
Concreto Reparo Concreto Barra principal
Vigas longitudinais 14 a 38 4 a 34 22 a 42 14 (16) Ativo
Vigas transversais 11 a 25 3 a 7 25 a 40 14 (16) Ativo
Pilares 22 3 a 15 18 a 41 12 (16) Ativo
Matriz de correlação de resultados (ilustração hipotética)
Pode-se extrair testemunho para
ensaio acelerado de corrosão!
Laboratório de Materiais para
Produtos de Construção - IPT
Solução indica uma linha
intermediária de redução
de pH (instabilidade do filme
passivo a partir de pH ~10,5)!
Marrom amarelado
(óxido de prata)
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Determinação da penetração de corrosão:
→ Diferença de diâmetro (∆Ø𝐱, 𝐦𝐦) = 𝐨𝐫𝐢𝐠𝐢𝐧𝐚𝐥 Ø𝐨, 𝐦𝐦 − 𝐫𝐞𝐬𝐢𝐝𝐮𝐚𝐥 Ø𝐫, 𝐦𝐦
Px / Pcorr = perda de espessura por corrosão generalizada
Ppit = perda de espessura por corrosão localizada
Ppit
Ør = Øo − (Px . 𝛂))
Andrade et al. (2004) e LIFECON (2016)
Carbonatação - Px Cloretos - Ppit
PENETRAÇÃO DA CORROSÃO
𝛂 = 2 para corrosão generalizada e entre 3 a 10 para
corrosão localizada.
Com o valor de P𝒙 , pôde−se
estimar a taxa de corrosão (media
anual linear, Icor𝐫, µ𝐀/𝐜𝐦𝟐), caso
se conheça o tempo de
despassivação!
𝑰𝐜𝐨𝐫𝐫 =
𝑷𝒙 (𝒎𝒎)
𝒕𝒑. (𝐚𝐧𝐨𝐬) 𝟎, 𝟏𝟏𝟏𝟔
Avaliação em campo:
 armadura exposta
corroída;
 fissuras longitudinais;
 Início de desplacamento. Microcélula de corrosão
Macrocélula de corrosão
Andrade
e
Alonso
(1983),
Apostolopoulos
et
al.
(2013)
Ppit = Px. 𝛂
Px
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Especificação LNEC E 465:
Apresenta uma expressão experimental para estimar o valor da espessura de penetração (Px)
para o aparecimento das fissuras de corrosão:
C = espessura de cobrimento (mm); Ø𝐨= diâmetro original (mm)
fct = resistência à tração por compressão diametral (ABNT NBR 7222:2011):
2 a 2,5 N/mm² para concreto sujeitos a carbonatação e 3 a 4 N/mm2 para os sujeitos a
ação de cloretos.
Expressão experimental para estimar o período de tempo de propagação da corrosão (tp) para
o aparecimento das fissuras, a partir da taxa de corrosão (Icorr), também estimada.
tp =
kØo
1,15. Icorr . 𝛼
k =
0,2
Øo
(74,5 + 7,3.
𝑐
Ø𝑜
−17,4. 𝒇𝒄𝒕)
PENETRAÇÃO DE CORROSÃO X FISSURA DE CORROSÃO
Icorr - expectativa em função do
teor de umidade do concreto
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ENSAIOS DE CAMPO - RISCO DE CORROSÃO
ÁREAS SELECIONADAS – RESISTIVIDADE ELÉTRICA
RE baixa
RE alta
O alcance da macrocélula dependerá da resistividade elétrica (RE) do
concreto. Influenciam:
tp = estimar o risco e a intensidade
da corrosão: a corrosão é quase
certa e severa se a resistividade
elétrica do concreto for muito baixa
e a armadura estiver despassivada.
 tipo e quantidade dos íons presentes na
água de poros e sua temperatura;
 quantidade e distribuição de poros comunicáveis;
 condições de exposição à água;
 teor e variação ao longo tempo da umidade do
concreto.
ti = medição periódica pode indicar alteração do teor de
umidade do concreto (fundamental em processo de
degradação) e, indiretamente, a penetração de íons cloreto.
Avaliar o desempenho de sistemas de proteção
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ENSAIOS DE CAMPO - RISCO DE CORROSÃO
ÁREAS SELECIONADAS – RESISTIVIDADE ELÉTRICA
 Técnica 1: Aplica-se uma corrente elétrica (I) entre os dois eletrodos
externos e mede-se a diferença de potencial (ΔV) estabelecida pelo
campo elétrico gerado no concreto entre os dois eletrodos internos.
Gowers
e
Millard
(1999)
 Técnica 2: Aplica-se uma corrente elétrica entre os
eletrodos, inseridos no concreto perfurado, e mede-
se a diferença de potencial.
ACI 222R-19
Medição ao longo da área selecionadas, com prévio conhecimento do posicionamento da
armadura
A carbonatação interfere muito nos
resultados!
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50 K cm
25 K cm
45 K cm
Estudo laboratorial (mestrado IPT Lucas C. Nascimento 2020):
Correlação de ENDs com o método gravimétrico, para as seguintes variáveis:
- 3 composições de concreto: CC260 / 300 / 360 kg/m³ e a/c 0,45 / 0,58 / 0,65
- Condição: sem e com carbonatação induzida (1 cm); variações de UR (100 %, 90 %, 70 % e
pós-secagem)
Correlação de 82,4 % entre resultados do teor de umidade por END com teor de umidade
pelo método gravimétrico (obtida por ANOVA com confiança de 95 %).
Laboratório de Materiais para
Produtos de Construção IPT
lucascn@ipt.br
ENSAIOS DE CAMPO - RISCO DE CORROSÃO
ÁREAS SELECIONADAS – TEOR DE UMIDADE
 teor de umidade da camada superficial e profunda do
concreto (profundidade de 3 cm e 5 cm) por técnica de
micro-ondas.
 concreto de 35 MPa: saturado = acima de 7,5 %, seco
abaixo de 1,8 %. Valores intermediários a esses limites
indicam que o concreto apresenta teor de umidade
moderado.
Avaliação feita na área de realização de medidas de
PCA e RE
Importante atentar às novas tecnologias de END!
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O estado eletroquímico da armadura é avaliado por
meio de uma série de medidas de PCA:
- grade desenhada na superfície do concreto em
intervalos regulares;
- ao longo das barras, com posição previamente
demarcada na superfície do concreto.
ENSAIOS DE CAMPO - RISCO DE CORROSÃO
ÁREAS SELECIONADAS – POTENCIAL DE CIRCUITO ABERTO (PCA/Ecorr)
MAIOR RISCO DE CORROSÃO
Cao
et
al.
(2013
)
Reichling
et
al.
(2013
)
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ENSAIOS DE CAMPO - RISCO DE CORROSÃO
ÁREAS SELECIONADAS – POTENCIAL DE CIRCUITO ABERTO (PCA/Ecorr)
MAIOR RISCO DE CORROSÃO
Cao
et
al.
(2013)
Área de concentração
de gradiente de valor
≥ 150 mV
A avaliação da localização e da frequência das áreas de risco de
corrosão é fundamental para a definição das medidas para reabilitação!
Elemento
Matriz de correlação de resultados (ilustração hipotética)
Taxa de
corrosão
valor médio
(µA/cm²)
PCA Resistividade
elétrica
menor valor
(kი.cm)
Teor de
umidade
(%)
Estado
eletroquímico
(Exame visual)
Penetração
da corrosão
(mm)
Perda de
seção (por
área de aço)
Valor
máximo
(mV, EPCP)
Número de
áreas com ≥
150 mV
Viga longitudinal 0,5 -260 1 28 6 Ativo 1 (20) desprezível
Viga transversal 1,1 -312 2 20 7 Ativo 2 (16) desprezível
Pilares 0,5 -237 1 37 5 Ativo 1 (16) desprezível
Linhas de contorno
PCA de mesmo valor
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ENSAIOS DE CAMPO - RISCO DE CORROSÃO
ÁREAS SELECIONADAS – POTENCIAL DE CIRCUITO ABERTO (PCA/Ecorr)
Variáveis Avaliação em laboratório
Avaliação em campo
Posicionado na superfície
do concreto
Embutido no concreto
Eletrodos de
referência
Calomelano
- ECS
(Hg/Hg2Cl2)
Prata cloreto de prata -
EPCP (Ag/AgCl)
Cobre
sulfato de
cobre - ECSC
(Cu/CuSO4)
Prata cloreto de prata -
EPCP (Ag/AgCl)
Dióxido de
manganês - EM
(MnO2)
Eletrólito
utilizado
do
eletrodo
de
referência
Interno-
solução
de
ativação
Solução
saturada de
cloreto de
potássio -
KCl sat.
Solução
saturada de
cloreto de
potássio –
KCl sat.
Solução de
cloreto de
potássio -
KCl, 3 mol/L
Solução
saturada de
sulfato de
cobre –
CuSO4 sat.
Solução
saturada de
cloreto de
potássio -KCl
sat.
Solução de
cloreto de
potássio -
KCl, 0,5 mol/L
Solução de
hidróxido de sódio
- NaOH,
0,5 mol/L
Externo-solução
de
calibração
ou
aferição
Solução de
cloreto de
sódio - NaCl,
0,5 mol/L
Solução saturada
de hidróxido de
cálcio - Ca(OH)2 sat.
Reação
de
equilíbrio*
Hg2Cl2 + 2e-
↔ 2Hg +
2Cl-
AgCl + e-↔ Ag + Cl- Cu2+ + 2e-
↔ Cu
AgCl + e-↔ Ag + Cl-
MnO4
- + 2H2O +
3e- ↔ MnO2 +
4OH-
Valor
vs
EH
(mV)
244** 199** 210** 318 209 257 427
Probabilidade
de
corrosão
do
aço-carbono
(mV)***
< 10 %
Mais
positivo que
-126
Mais
positivo
que -81
Mais
positivo
que -92
Mais
positivo
que -200
Mais
positivo
que -91
Mais
positivo
que -139
Mais positivo
que -309
Incerta
Entre
-126 a -276
Entre
-81 a -231
Entre
-92 a -242
Entre
-200 a -350
Entre
-91 a -241
Entre
-139 a -289
Entre
-309 a -459
> 90 %
Mais
negativo
que -276
Mais
negativo
que -231
Mais
negativo
que -242
Mais
negativo
que -350
Mais
negativo
que -241
Mais
negativo
que -289
Mais negativo
que -459
* ROBERGE (2008), ** CONSULTRSR .NET (2017); *** ASTM C876 (2015).
ASTM
C876
EPCP
MnO2(NaOH 0.5 mol/L)
Ag|AgCl|KCl 0,5 mol/L
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ENSAIOS DE CAMPO - RISCO DE CORROSÃO
ÁREAS SELECIONADAS – POTENCIAL DE CIRCUITO ABERTO (PCA/Ecorr)
Condição do
concreto
UR
provável
(%)
Estado provável do
aço-carbono
Valores de PCA (mV)
Eletrodo -ECSC
Cu/CuSO4 sat.
Eletrodo - EPCP
Ag/AgCl/KCl sat.
Concreto saturado > 98
Estado ativo com taxa de
corrosão desprezível
(restrição de acesso O2).
-900 a -1000 -791 a -891
Concreto molhado e
contaminado com
Cl-
85 a 98
Estado ativo com taxa de
corrosão elevada em
concreto muito úmido.
-400 a -600 -291 a -491
Concreto úmido e
livre de Cl-
65 a 85
Estado passivo em
concreto levemente
molhado.
+100 a -200 +209 a -91
Concreto úmido e
carbonatado
Estado ativo com taxa de
corrosão de baixa a média
intensidade em concreto
levemente molhado.
+100 a -400 +209 a -291
Concreto seco
carbonatado 45 a 65
Estado ativo, mas com
taxa de corrosão
desprezível ou baixa em
concreto pouco molhado.
+200 a 0 +309 a +109
Estado passivo.
Concreto seco
Elsener et al. (2002)
Figura 24 – Correlação entre potencial de corrosão e estado eletroquímico da armadura em diferente
condições do concreto (adaptado de BERTOLINI et al., 2004).
+200
0
-1000
-500
Corrosão desprezível em concreto seco carbonatado ou não
contaminado com cloretos
Estado passivo de corrosão em concreto não carbonatado ou não
contaminado com cloretos
Corrosão em concreto carbonatado molhado ou úmido
Corrosão em concreto molhado ou úmido e contaminado com
cloretos
Estado passivo de corrosão em concreto muito úmido (restrição de
O2)
Corrosão desprezível em concreto saturado (ausência de O2)
Bertolini et al. (2004)
O critério de avaliação depende das
condições do concreto!
Não há um único valor absoluto de PCA!
Corrosão em concreto carbonatado
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ENSAIOS DE CAMPO - RISCO DE CORROSÃO
AÇO GALVANIZADO – POTENCIAL DE CIRCUITO ABERTO (PCA/Ecorr)
-429 mV, ECSC
Corrosão do
aço
Corrosão do zinco
Frente de
carbonatação
-900 mV (ECSC)
Corrosão severa do
zinco
Corrosão do substrato
de aço
O critério de ASTM C876 não se aplica para
sistema concreto/aço galvanizado!
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ENSAIOS LABORATORIAIS
AVALIAÇÃO DE COMPOSIÇÕES DO CONCRETO E DE TÉCNOLOGIAS DE PROTEÇÃO
• Especificação IFB.ETHZ:
⁻ ataque de cloreto, imersão parcial – CP de testemunho de campo
• Norma UNE 83992-2:
⁻ ataque de cloreto, migração – ensaio CP armado
• Normas ASTM A955 e ASTM G109:
⁻ ataque de cloreto, macrocélula – ensaio CP armado
⁻ Adaptação IPT – ensaio CP armado e armado/reparo
⁻ Adaptação IPT, par galvânico – ensaio em solução
• Especificação M-82:
⁻ ataque de cloreto, macrocélula – ensaio CP armado/reparo
• Outras IPT:
⁻ ataque de cloreto – ensaio em solução/areia
⁻ carbonatação – ensaio CP armado
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Especificação IFB.ETHZ - ANGST et al. (2017)
concreto
Pintura
Eletrodo de referência
Imersão parcial:
• água livre de Cl-;
• 3,5 % de NaCl;
• 7,0 % de NaCl;
• 10,0 % de NaCl.
CP ARMADO - TESTEMUNHO EXTRAÍDO EM CAMPO:
Ensaio de corrosão considerando as
propriedades reais do concreto e as condições
reais da interface concreto/armadura
 Medida do PCA e determinação do teor crítico de
cloreto (Ccrit) para a despassivação
 Os resultados podem ser adotados em modelo de
previsão probabilística para prever a despassivação
de elementos da estrutura em análise.
150 mm
Potencial
Extração
amostra
Podemos adaptar para prever a despassivação por
carbonatação (CO2) e avaliar a taxa de corrosão!
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Norma UNE 83992-2
 Medida de PCA com a interrupção da corrente
 Determinação do teor crítico de cloreto (Ccrit)
para a despassivação
 Determinação da taxa de corrosão (Icorr,) pela
técnica de resistência de polarização e
determinação da penetração de corrosão:
 Determinação do teor de coeficiente de
difusão no estado não estacionário (Dns, cm2/s)
para um tempo de despassivação (tlag, s) em
determinada espessura de cobrimento (e, cm):
Catodo, aço inoxidável
(tela ou chapa)
Fonte de
tensão
12 V a 30 V
CP prismático
concreto
PVC
Anodo –
cobre
(chapa)
Extração amostra
para determinação
teor crítico de
cloreto (Ccrit)
Solução: ≥ 0, 5 L
0,6 mol/L Cl- +
0,4 mol/L CuCl2
Luva de
borracha
2H2O → O2 + 4e- + 4OH-
O2 + 4e- + 4OH- → 2H2O
2H+ + 2e- →H2
Cu+ + 2e- →Cu
𝑫𝒏𝒔 =
𝒆𝟐
𝟐 ∙ 𝒕𝒍𝒂𝒈𝛛 𝛛 =
𝑧𝐹
𝑅𝑇
Ư Ư =
∆V
𝐿
CP ARMADO: comportamento do diferentes composições de concreto, aços especiais, aço
galvanizado e inibidores de corrosão.
Anaya
et
al.
(2020)
tp : corrosão acelerada por
aplicação constante de
uma densidade de
corrente de 100 μA/cm2
𝑷𝒙 𝒎𝒎 = 𝟎, 𝟎𝟏𝟏𝟔. 𝑰𝐜𝐨𝐫𝐫. µA/cm2 . 𝐭(anos)
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Normas ASTM A955 e ASTM G109
Barra superior (B1) é conectada às
duas inferiores curto-circuitadas (B2 +
B3) por meio do resistor.
A macrocélula é formada entre a
B1 que funciona como anodo e B2
+ B3 que funcionam como catodo
CP ARMADO (MACROCÉLULA): comportamento
do sistema concreto/barra de aços especiais,
aço galvanizado e de tratamentos hidrofóbicos
e inibidores de corrosão.
(Fe →Fe2+ + 2e-
O2 + 4e- + 4OH- → 2H2O
Ciclos de secagem (2 semanas)
e molhagem (2 semanas com
solução 3 % NaCl)
Ciclos de secagem/molhagem (4 semanas): 15 % NaCl
Fissura 0,3 mm
𝐶𝐴𝑥 = 𝐶𝐴𝑥−1 +
𝑡𝑥 − 𝑡𝑥−1 × 𝐼𝑥 + 𝐼𝑥−1
2
B1
B2 + B3
B1
B2 + B3
 Medida de PCA e do potencial da macrocélula (nas
extremidades do resistor B1/B2+B3) com
determinação da corrente circulante
 determinação do teor crítico de cloreto (Ccrit) para a
despassivação
 Determinação da taxa de corrosão (Icorr, TC) pela
técnica de resistência de polarização e pela carga
acumulada (CA) ao longo do tempo:
𝑇𝐶 =
11600 ∗ 𝑉
𝐴 ∗ 𝑅
𝑇𝐶 =
11600 ∗ 𝑉
𝐴 ∗ 𝑅
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Especificação IPT – adaptação ASTM A955 e ASTM G109
Avaliação de aço galvanizado e aços
inoxidáveis (AISI 304 e UNS 32304 -
Lean duplex)
ENSAIO NATURAL EM
CAMPO
ENSAIO ACELERADO EM
LABORATÓRIO
Dimensão de 400 mm x 150 mm x 150 mm
ciclos de 2 semanas de contaminação com
solução NaCl 3,0 % e 2 semanas de secagem
Medição de potencial da macrocélula e PCA
 Levantamento de curvas eletroquímicas
Medição PCA
B1
B2
B3
Resistor
B2 e B3
Curto-circuito
-600
-500
-400
-300
-200
-100
0
100
-2.E-07 -2.E-07 -1.E-07 -5.E-08 0.E+00 5.E-08 1.E-07 2.E-07 2.E-07
Potencial
(mV,
Ag|AgCl|KCl
3
mol/L)
Densidade de corrente (A/cm2)
Taxa de corrosão pela técnica de
resistência de polarização (Rp)
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Especificação IPT – adaptação ASTM A955
ENSAIO EM SOLUÇÃO (MACROCÉLULA): avaliação
de par galvânico entre aços especiais e comum
B1: solução simulada de água de poros – SSAP (18,81 g/L KOH e 7,87
g/L NaOH) naturalmente aerada + 15 % NaCl
B2+B3: solução simulada de água de poros – SSAP aerada por meio
injeção de ar comprimido (depurado em solução de NaOH para a remoção do CO2)
Agar-agar
+ KCl
 Medida de PCA
 Medida do potencial da macrocélula
(B1/B2+B3) com determinação da
corrente circulante, seguida da carga
acumulada
10 Ω ± 1 %
B1
B2
B3
Resistor
B2 e B3
Curto-circuito
Resistor
Pode-se adaptar para
estudo da corrosão
por carbonatação!
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Especificação IPT – adaptação ASTM G109 e Barkey (2004)
Avaliação de concreto com reparo localizado: anodo galvânico e inibidor de
corrosão
 potencial on do sistema
 potencial off (B1 e B2 + B3)
 potencial natural barras (B1 e B2 + B3)
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B1
B1
ANODO
ARGAMASSA
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Especificação IPT – adaptação Powers (2010)
ENSAIO EM SOLUÇÃO/AREIA:
comportamento de anodo galvânico
Carga acumulada
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dimensão de 500 mm x 300 mm x 250 mm
areia saturada com solução Ca(OH)2 + NaCl
15 %
potencial on do sistema, potencial off e
natural de cada barra e dos anodos.
corrente de proteção (anodo/barra)
carga acumulada (resistor de 10  entre
cada barra e o anodo)
exame visual de cada uma das barras de
aço-carbono e dos anodos e do elemento de
zinco, após a fratura da argamassa
Avaliação do atendimento
ao critério de 100 mV!
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B2
B1
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Especificação M-82 – Emmons et al. (2014)
⁻ Dimensão de 1 m x 1 m x 14 cm
⁻ 8 barras superiores (ANODO) conectadas, 2
delas com menor espessura de cobrimento
para promover corrosão e fazer o reparo
localizado superficial
⁻ Malha inferior (CATODO) conecta as barras
com resistor.
⁻ Ciclos de secagem (2 semanas) e molhagem
(2 semanas) com solução salina (5 % NaCl)
CP ARMADO (MACROCÉLULA): comportamento
do sistema concreto/barra de aço para diferentes
técnicas de proteção, em especial sistema de
reparo localizado com anodo galvânico
Pode-se adaptar para avaliar inibidor de corrosão,
barra de aços especiais e de polímero reforçado com
fibras (FRP)
 Medida do PCA;
 Medida do potencial Off e natural para
avaliação do atendimento ao critério de 100
mV (campo de atuação do anodo)
 Medida do potencial da macrocélula com
determinação da corrente circulante,
seguida da carga acumulada
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Especificação IPT – trabalhos acadêmicos
CP ARMADO: comportamento do sistema concreto/barra de aço-carbono, aço-
carbono patinável, galvanizado. Concreto com tratamento superficial, impregnação
com inibidor de corrosão e realcalinizante
Eletrodo de referência - ER
Barra - Eletrodo de
trabalho
Tubo plástico- introdução ER
Barra de cobre
Barra de aço-carbono
Contra-eletrodo
(barra de cobre)
 CPs - Ø 5 cm x 10 cm e Ø 4 cm x 15 cm
 Aplicação da proteção antes e/ou após a corrosão
da barra de aço-carbono
 Exposição: carbonatação (câmara de CO2 = 3,0 ± 0,5 %,
T = 23 ± 2 °C e UR = 65 ± 5 %), seguida de ciclos de
molhagem e secagem para evolução do processo de
corrosão: molhagem em câmara climática UR ~90 %
ou imersão parcial e secagem natural ou estufa
 Monitoramento de PCA.
 Determinação periódica da taxa de corrosão
(Icorr,) pela técnica de resistência de
polarização e de pulso galvanostático.
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Colaboração em diversos matérias técnicos, disponíveis para free download.
Principais temas:
 Corrosão em concreto armado
 Proteção de barras de espera
 Inspeções
 Manual de inspeções em concreto armado (breve lançamento)
Manual de Boas Práticas
Volume I:
 Corrosão em concreto
 Proteção de barras de
espera
Manual de Boas Práticas
Volume II:
 Inspeção em estruturas
de concreto
MATERIAIS TÉCNICOS GERDAU
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P A R A A C E S S A R ,
A B R A A
C A M E R A D O
S E U C E L U L A R E
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MÉTODOS PARA AVALIAÇÃO DA CORROSÃO E DE TÉCNICAS DE PROTEÇÃO DE ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO: ENSAIOS DE CAMPO E LABORATORIAIS

  • 1. This content is Internal. EDIFICANDOIDEIASE CONCRETANDO VALORES MÉTODOS PARA AVALIAÇÃO DA CORROSÃO E DE TÉCNICAS DE PROTEÇÃO DE ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO: ENSAIOS DE CAMPO E LABORATORIAIS Apoio: GERDAU BRASIL - MAURICIO SILVEIRA MARTIN IPT/LCP - ZEHBOUR PANOSSIAN e NEUSVALDO LIRA DE ALMEIDA IPT/LMPC – VALDECIR ANGELO QUARCIONIA IV SIMPÓSIO SOBRE DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ADRIANA DE ARAUJO aaraujo@ipt.br Instituto de Pesquisas Tecnológicas - IPT Laboratório de Corrosão e Proteção - LCP
  • 2. This content is Internal. Durabilidade é o resultado da interação entre a estrutura de concreto, o ambiente e as condições de uso, de operação e de manutenção. Um concreto é considerável durável quando preserva suas propriedades e características de desempenho quando exposto ao ambiente para o qual foi projetado. Andrade, Medeiros e Helene (2011) Mehta e Monteiro (2014) A durabilidade do concreto armado dependerá das características dos materiais, das ações ambientais e das condições de uso, operação e manutenção. A vida útil de projeto (VUP) é o período de tempo estimado para que a estrutura mantenha o desempenho previsto à época do projeto, para determinadas condições de exposição, de uso e de manutenção. IPT adequação do concreto ao meio (condições de exposição); parâmetros de projeto;  ações combinadas de fatores de degradação; INVESTIGAR A CORROSÃO; AVALIAR TÉCNICAS DE PROTEÇÃO CONTRA A CORROSÃO. Let´s DADOS DE ENSAIOS: INDICADORES DE DURABILIDADE Monitorar e prever o comportamento das estruturas considerando os principais mecanismos de degradação
  • 3. This content is Internal. Kim et al. (2020) redução pH – CARBONATAÇÃO CO2 INGRESSO DE FLUIDOS E SUBSTÂNCIAS AGRESSIVAS CORROSÃO INCIPIENTE (ESTADO ATIVO) DEGRADAÇÃO DO CONCRETO DE COBRIMENTO E AVANÇO DA CORROSÃO Em campo, sem a realização periódica de ensaios de avaliação do risco de corrosão e/ou da adoção de sistema de monitoramento permanente, dificilmente é detectado o primeiro momento de despassivação da armadura (término de tI) ou até mesmo de corrosão incipiente (tA). Desse modo, muitas vezes, a corrosão é detectada tardiamente, quando da visualização de fissura de corrosão (tF) e/ou de desplacamento (tD) Cl- DESPASSIVAÇÃO Barra Concreto pH ~12,5 TEMPO Sanchéz et al. (2009), Andrade (2013) 10,5
  • 4. This content is Internal. AGENDA INSPEÇÃO E ENSAIOS DE CAMPO AVALIAÇÃO DO RISCO DE CORROSÃO EM ELEMENTOS DA ESTRUTURA ENSAIOS LABORATORIAIS AVALIAÇÃO DE COMPOSIÇÕES DO CONCRETO E DE TÉCNOLOGIAS DE PROTEÇÃO • Especificação IFB.ETHZ: ⁻ ataque de cloreto, imersão parcial – CP de testemunho de campo • Norma UNE 83992-2: ⁻ ataque de cloreto, migração – ensaio CP armado • Normas ASTM A955 e ASTM G109: ⁻ ataque de cloreto, macrocélula – ensaio CP armado ⁻ Adaptação IPT – ensaio CP armado e armado/reparo ⁻ Adaptação IPT, par galvânico – ensaio em solução • Especificação M-82: ⁻ ataque de cloreto, macrocélula – ensaio CP armado/reparo • Outras IPT: ⁻ ataque de cloreto – ensaio em solução/areia ⁻ carbonatação – ensaio CP armado • Inspeção visual detalhada • Espessura de cobrimento • Vazios (som cavo) • Exame da armadura e medida do diâmetro efetivo • Frente de carbonatação • Frente de penetração de cloreto e coleta de amostras • Resistividade elétrica • Teor de umidade • Potencial de circuito aberto
  • 5. This content is Internal.  reconhecimento da estrutura, verificação do estado geral de conservação e do ambiente de exposição para seleção de elementos/áreas representativas para uma inspeção detalhada e para a realização de ensaios e análises  Exame visual detalhado com mapeamento de reparos localizados, de manchas de umidade e de pontos de corrosão e do índice de fissuração.  Extração de testemunhos para reconstituição do traço e avaliação das propriedades físicas e da microestrutura.  Investigação das condições ambientais e do histórico de intervenções e de manutenções. Empena Fachada FAU - patrimônio da arquitetura Brasileira INSPEÇÃO VISUAL - RISCO DE CORROSÃO Metodologia IPT/LCP OS OBJETIVOS DA INSPEÇÃO PODEM SER AMPLIADOS CONFORME O ESTADO DA ESTRUTURA E EXIGÊNCIAS DO CONTRATANTE! Tubos de Karsten ConservaFAU (2016) Concreto Reparo
  • 6. This content is Internal. INSPEÇÃO DETALHADA E ENSAIOS DE CAMPO - RISCO DE CORROSÃO ELEMENTOS REPRESENTATIVOS - Metodologia IPT/LCP Extração CPs Definição das áreas, demarcação de eixos horizontais e verticais. Exame visual e registro dos tipos e as dimensões das manifestações patológicas Mapeamento do cobrimento da armadura Seleção de áreas próximas às de extração de testemunhos! Avaliação global dos valores de cobrimento por tipo de elemento Áreas de som cavo são indicativas de possível corrosão em curso! Áreas de cobrimento deficientes representam risco de corrosão! Áreas de maior heterogeneidade (fissura, segregação) representam risco de corrosão! Representação gráfica 0 20 40 60 80 100 < 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Número Espessura de cobrimento (mm)
  • 7. This content is Internal. INSPEÇÃO DETALHADA E ENSAIOS DE CAMPO - RISCO DE CORROSÃO Metodologia IPT/LCP Fratura do concreto e exame visual para avaliação do estado passivo ou ativo de corrosão e da interface aço/concreto Aspersão de solução indicadora de pH (fenolftaleína) e/ou da contaminação com cloreto (nitrato) Remoção dos produtos de corrosão e medida da seção residual (Ø𝒓) e/ou medida do cobrimento efetivo Coleta de amostra do concreto para avaliação de perfil de cloreto e de testemunhos para ensaios laboratoriais Interferência da disponibilidade de OH- para a formação do óxido de prata, o que ocorre em concreto carbonatado! Elemento Profundidade da frente de carbonatação (mm) Espessura de cobrimento efetivo (mm) Diâmetro residual/ projeto (mm) Estado eletroquímico (Exame visual) Concreto Reparo Concreto Barra principal Vigas longitudinais 14 a 38 4 a 34 22 a 42 14 (16) Ativo Vigas transversais 11 a 25 3 a 7 25 a 40 14 (16) Ativo Pilares 22 3 a 15 18 a 41 12 (16) Ativo Matriz de correlação de resultados (ilustração hipotética) Pode-se extrair testemunho para ensaio acelerado de corrosão! Laboratório de Materiais para Produtos de Construção - IPT Solução indica uma linha intermediária de redução de pH (instabilidade do filme passivo a partir de pH ~10,5)! Marrom amarelado (óxido de prata)
  • 8. This content is Internal. Determinação da penetração de corrosão: → Diferença de diâmetro (∆Ø𝐱, 𝐦𝐦) = 𝐨𝐫𝐢𝐠𝐢𝐧𝐚𝐥 Ø𝐨, 𝐦𝐦 − 𝐫𝐞𝐬𝐢𝐝𝐮𝐚𝐥 Ø𝐫, 𝐦𝐦 Px / Pcorr = perda de espessura por corrosão generalizada Ppit = perda de espessura por corrosão localizada Ppit Ør = Øo − (Px . 𝛂)) Andrade et al. (2004) e LIFECON (2016) Carbonatação - Px Cloretos - Ppit PENETRAÇÃO DA CORROSÃO 𝛂 = 2 para corrosão generalizada e entre 3 a 10 para corrosão localizada. Com o valor de P𝒙 , pôde−se estimar a taxa de corrosão (media anual linear, Icor𝐫, µ𝐀/𝐜𝐦𝟐), caso se conheça o tempo de despassivação! 𝑰𝐜𝐨𝐫𝐫 = 𝑷𝒙 (𝒎𝒎) 𝒕𝒑. (𝐚𝐧𝐨𝐬) 𝟎, 𝟏𝟏𝟏𝟔 Avaliação em campo:  armadura exposta corroída;  fissuras longitudinais;  Início de desplacamento. Microcélula de corrosão Macrocélula de corrosão Andrade e Alonso (1983), Apostolopoulos et al. (2013) Ppit = Px. 𝛂 Px
  • 9. This content is Internal. Especificação LNEC E 465: Apresenta uma expressão experimental para estimar o valor da espessura de penetração (Px) para o aparecimento das fissuras de corrosão: C = espessura de cobrimento (mm); Ø𝐨= diâmetro original (mm) fct = resistência à tração por compressão diametral (ABNT NBR 7222:2011): 2 a 2,5 N/mm² para concreto sujeitos a carbonatação e 3 a 4 N/mm2 para os sujeitos a ação de cloretos. Expressão experimental para estimar o período de tempo de propagação da corrosão (tp) para o aparecimento das fissuras, a partir da taxa de corrosão (Icorr), também estimada. tp = kØo 1,15. Icorr . 𝛼 k = 0,2 Øo (74,5 + 7,3. 𝑐 Ø𝑜 −17,4. 𝒇𝒄𝒕) PENETRAÇÃO DE CORROSÃO X FISSURA DE CORROSÃO Icorr - expectativa em função do teor de umidade do concreto
  • 10. This content is Internal. ENSAIOS DE CAMPO - RISCO DE CORROSÃO ÁREAS SELECIONADAS – RESISTIVIDADE ELÉTRICA RE baixa RE alta O alcance da macrocélula dependerá da resistividade elétrica (RE) do concreto. Influenciam: tp = estimar o risco e a intensidade da corrosão: a corrosão é quase certa e severa se a resistividade elétrica do concreto for muito baixa e a armadura estiver despassivada.  tipo e quantidade dos íons presentes na água de poros e sua temperatura;  quantidade e distribuição de poros comunicáveis;  condições de exposição à água;  teor e variação ao longo tempo da umidade do concreto. ti = medição periódica pode indicar alteração do teor de umidade do concreto (fundamental em processo de degradação) e, indiretamente, a penetração de íons cloreto. Avaliar o desempenho de sistemas de proteção
  • 11. This content is Internal. ENSAIOS DE CAMPO - RISCO DE CORROSÃO ÁREAS SELECIONADAS – RESISTIVIDADE ELÉTRICA  Técnica 1: Aplica-se uma corrente elétrica (I) entre os dois eletrodos externos e mede-se a diferença de potencial (ΔV) estabelecida pelo campo elétrico gerado no concreto entre os dois eletrodos internos. Gowers e Millard (1999)  Técnica 2: Aplica-se uma corrente elétrica entre os eletrodos, inseridos no concreto perfurado, e mede- se a diferença de potencial. ACI 222R-19 Medição ao longo da área selecionadas, com prévio conhecimento do posicionamento da armadura A carbonatação interfere muito nos resultados!
  • 12. This content is Internal. 50 K cm 25 K cm 45 K cm Estudo laboratorial (mestrado IPT Lucas C. Nascimento 2020): Correlação de ENDs com o método gravimétrico, para as seguintes variáveis: - 3 composições de concreto: CC260 / 300 / 360 kg/m³ e a/c 0,45 / 0,58 / 0,65 - Condição: sem e com carbonatação induzida (1 cm); variações de UR (100 %, 90 %, 70 % e pós-secagem) Correlação de 82,4 % entre resultados do teor de umidade por END com teor de umidade pelo método gravimétrico (obtida por ANOVA com confiança de 95 %). Laboratório de Materiais para Produtos de Construção IPT lucascn@ipt.br ENSAIOS DE CAMPO - RISCO DE CORROSÃO ÁREAS SELECIONADAS – TEOR DE UMIDADE  teor de umidade da camada superficial e profunda do concreto (profundidade de 3 cm e 5 cm) por técnica de micro-ondas.  concreto de 35 MPa: saturado = acima de 7,5 %, seco abaixo de 1,8 %. Valores intermediários a esses limites indicam que o concreto apresenta teor de umidade moderado. Avaliação feita na área de realização de medidas de PCA e RE Importante atentar às novas tecnologias de END!
  • 13. This content is Internal. O estado eletroquímico da armadura é avaliado por meio de uma série de medidas de PCA: - grade desenhada na superfície do concreto em intervalos regulares; - ao longo das barras, com posição previamente demarcada na superfície do concreto. ENSAIOS DE CAMPO - RISCO DE CORROSÃO ÁREAS SELECIONADAS – POTENCIAL DE CIRCUITO ABERTO (PCA/Ecorr) MAIOR RISCO DE CORROSÃO Cao et al. (2013 ) Reichling et al. (2013 )
  • 14. This content is Internal. ENSAIOS DE CAMPO - RISCO DE CORROSÃO ÁREAS SELECIONADAS – POTENCIAL DE CIRCUITO ABERTO (PCA/Ecorr) MAIOR RISCO DE CORROSÃO Cao et al. (2013) Área de concentração de gradiente de valor ≥ 150 mV A avaliação da localização e da frequência das áreas de risco de corrosão é fundamental para a definição das medidas para reabilitação! Elemento Matriz de correlação de resultados (ilustração hipotética) Taxa de corrosão valor médio (µA/cm²) PCA Resistividade elétrica menor valor (kი.cm) Teor de umidade (%) Estado eletroquímico (Exame visual) Penetração da corrosão (mm) Perda de seção (por área de aço) Valor máximo (mV, EPCP) Número de áreas com ≥ 150 mV Viga longitudinal 0,5 -260 1 28 6 Ativo 1 (20) desprezível Viga transversal 1,1 -312 2 20 7 Ativo 2 (16) desprezível Pilares 0,5 -237 1 37 5 Ativo 1 (16) desprezível Linhas de contorno PCA de mesmo valor
  • 15. This content is Internal. ENSAIOS DE CAMPO - RISCO DE CORROSÃO ÁREAS SELECIONADAS – POTENCIAL DE CIRCUITO ABERTO (PCA/Ecorr) Variáveis Avaliação em laboratório Avaliação em campo Posicionado na superfície do concreto Embutido no concreto Eletrodos de referência Calomelano - ECS (Hg/Hg2Cl2) Prata cloreto de prata - EPCP (Ag/AgCl) Cobre sulfato de cobre - ECSC (Cu/CuSO4) Prata cloreto de prata - EPCP (Ag/AgCl) Dióxido de manganês - EM (MnO2) Eletrólito utilizado do eletrodo de referência Interno- solução de ativação Solução saturada de cloreto de potássio - KCl sat. Solução saturada de cloreto de potássio – KCl sat. Solução de cloreto de potássio - KCl, 3 mol/L Solução saturada de sulfato de cobre – CuSO4 sat. Solução saturada de cloreto de potássio -KCl sat. Solução de cloreto de potássio - KCl, 0,5 mol/L Solução de hidróxido de sódio - NaOH, 0,5 mol/L Externo-solução de calibração ou aferição Solução de cloreto de sódio - NaCl, 0,5 mol/L Solução saturada de hidróxido de cálcio - Ca(OH)2 sat. Reação de equilíbrio* Hg2Cl2 + 2e- ↔ 2Hg + 2Cl- AgCl + e-↔ Ag + Cl- Cu2+ + 2e- ↔ Cu AgCl + e-↔ Ag + Cl- MnO4 - + 2H2O + 3e- ↔ MnO2 + 4OH- Valor vs EH (mV) 244** 199** 210** 318 209 257 427 Probabilidade de corrosão do aço-carbono (mV)*** < 10 % Mais positivo que -126 Mais positivo que -81 Mais positivo que -92 Mais positivo que -200 Mais positivo que -91 Mais positivo que -139 Mais positivo que -309 Incerta Entre -126 a -276 Entre -81 a -231 Entre -92 a -242 Entre -200 a -350 Entre -91 a -241 Entre -139 a -289 Entre -309 a -459 > 90 % Mais negativo que -276 Mais negativo que -231 Mais negativo que -242 Mais negativo que -350 Mais negativo que -241 Mais negativo que -289 Mais negativo que -459 * ROBERGE (2008), ** CONSULTRSR .NET (2017); *** ASTM C876 (2015). ASTM C876 EPCP MnO2(NaOH 0.5 mol/L) Ag|AgCl|KCl 0,5 mol/L
  • 16. This content is Internal. ENSAIOS DE CAMPO - RISCO DE CORROSÃO ÁREAS SELECIONADAS – POTENCIAL DE CIRCUITO ABERTO (PCA/Ecorr) Condição do concreto UR provável (%) Estado provável do aço-carbono Valores de PCA (mV) Eletrodo -ECSC Cu/CuSO4 sat. Eletrodo - EPCP Ag/AgCl/KCl sat. Concreto saturado > 98 Estado ativo com taxa de corrosão desprezível (restrição de acesso O2). -900 a -1000 -791 a -891 Concreto molhado e contaminado com Cl- 85 a 98 Estado ativo com taxa de corrosão elevada em concreto muito úmido. -400 a -600 -291 a -491 Concreto úmido e livre de Cl- 65 a 85 Estado passivo em concreto levemente molhado. +100 a -200 +209 a -91 Concreto úmido e carbonatado Estado ativo com taxa de corrosão de baixa a média intensidade em concreto levemente molhado. +100 a -400 +209 a -291 Concreto seco carbonatado 45 a 65 Estado ativo, mas com taxa de corrosão desprezível ou baixa em concreto pouco molhado. +200 a 0 +309 a +109 Estado passivo. Concreto seco Elsener et al. (2002) Figura 24 – Correlação entre potencial de corrosão e estado eletroquímico da armadura em diferente condições do concreto (adaptado de BERTOLINI et al., 2004). +200 0 -1000 -500 Corrosão desprezível em concreto seco carbonatado ou não contaminado com cloretos Estado passivo de corrosão em concreto não carbonatado ou não contaminado com cloretos Corrosão em concreto carbonatado molhado ou úmido Corrosão em concreto molhado ou úmido e contaminado com cloretos Estado passivo de corrosão em concreto muito úmido (restrição de O2) Corrosão desprezível em concreto saturado (ausência de O2) Bertolini et al. (2004) O critério de avaliação depende das condições do concreto! Não há um único valor absoluto de PCA! Corrosão em concreto carbonatado
  • 17. This content is Internal. ENSAIOS DE CAMPO - RISCO DE CORROSÃO AÇO GALVANIZADO – POTENCIAL DE CIRCUITO ABERTO (PCA/Ecorr) -429 mV, ECSC Corrosão do aço Corrosão do zinco Frente de carbonatação -900 mV (ECSC) Corrosão severa do zinco Corrosão do substrato de aço O critério de ASTM C876 não se aplica para sistema concreto/aço galvanizado!
  • 18. This content is Internal. ENSAIOS LABORATORIAIS AVALIAÇÃO DE COMPOSIÇÕES DO CONCRETO E DE TÉCNOLOGIAS DE PROTEÇÃO • Especificação IFB.ETHZ: ⁻ ataque de cloreto, imersão parcial – CP de testemunho de campo • Norma UNE 83992-2: ⁻ ataque de cloreto, migração – ensaio CP armado • Normas ASTM A955 e ASTM G109: ⁻ ataque de cloreto, macrocélula – ensaio CP armado ⁻ Adaptação IPT – ensaio CP armado e armado/reparo ⁻ Adaptação IPT, par galvânico – ensaio em solução • Especificação M-82: ⁻ ataque de cloreto, macrocélula – ensaio CP armado/reparo • Outras IPT: ⁻ ataque de cloreto – ensaio em solução/areia ⁻ carbonatação – ensaio CP armado
  • 19. This content is Internal. Especificação IFB.ETHZ - ANGST et al. (2017) concreto Pintura Eletrodo de referência Imersão parcial: • água livre de Cl-; • 3,5 % de NaCl; • 7,0 % de NaCl; • 10,0 % de NaCl. CP ARMADO - TESTEMUNHO EXTRAÍDO EM CAMPO: Ensaio de corrosão considerando as propriedades reais do concreto e as condições reais da interface concreto/armadura  Medida do PCA e determinação do teor crítico de cloreto (Ccrit) para a despassivação  Os resultados podem ser adotados em modelo de previsão probabilística para prever a despassivação de elementos da estrutura em análise. 150 mm Potencial Extração amostra Podemos adaptar para prever a despassivação por carbonatação (CO2) e avaliar a taxa de corrosão!
  • 20. This content is Internal. Norma UNE 83992-2  Medida de PCA com a interrupção da corrente  Determinação do teor crítico de cloreto (Ccrit) para a despassivação  Determinação da taxa de corrosão (Icorr,) pela técnica de resistência de polarização e determinação da penetração de corrosão:  Determinação do teor de coeficiente de difusão no estado não estacionário (Dns, cm2/s) para um tempo de despassivação (tlag, s) em determinada espessura de cobrimento (e, cm): Catodo, aço inoxidável (tela ou chapa) Fonte de tensão 12 V a 30 V CP prismático concreto PVC Anodo – cobre (chapa) Extração amostra para determinação teor crítico de cloreto (Ccrit) Solução: ≥ 0, 5 L 0,6 mol/L Cl- + 0,4 mol/L CuCl2 Luva de borracha 2H2O → O2 + 4e- + 4OH- O2 + 4e- + 4OH- → 2H2O 2H+ + 2e- →H2 Cu+ + 2e- →Cu 𝑫𝒏𝒔 = 𝒆𝟐 𝟐 ∙ 𝒕𝒍𝒂𝒈𝛛 𝛛 = 𝑧𝐹 𝑅𝑇 ∆Ø ∆Ø = ∆V 𝐿 CP ARMADO: comportamento do diferentes composições de concreto, aços especiais, aço galvanizado e inibidores de corrosão. Anaya et al. (2020) tp : corrosão acelerada por aplicação constante de uma densidade de corrente de 100 μA/cm2 𝑷𝒙 𝒎𝒎 = 𝟎, 𝟎𝟏𝟏𝟔. 𝑰𝐜𝐨𝐫𝐫. µA/cm2 . 𝐭(anos)
  • 21. This content is Internal. Normas ASTM A955 e ASTM G109 Barra superior (B1) é conectada às duas inferiores curto-circuitadas (B2 + B3) por meio do resistor. A macrocélula é formada entre a B1 que funciona como anodo e B2 + B3 que funcionam como catodo CP ARMADO (MACROCÉLULA): comportamento do sistema concreto/barra de aços especiais, aço galvanizado e de tratamentos hidrofóbicos e inibidores de corrosão. (Fe →Fe2+ + 2e- O2 + 4e- + 4OH- → 2H2O Ciclos de secagem (2 semanas) e molhagem (2 semanas com solução 3 % NaCl) Ciclos de secagem/molhagem (4 semanas): 15 % NaCl Fissura 0,3 mm 𝐶𝐴𝑥 = 𝐶𝐴𝑥−1 + 𝑡𝑥 − 𝑡𝑥−1 × 𝐼𝑥 + 𝐼𝑥−1 2 B1 B2 + B3 B1 B2 + B3  Medida de PCA e do potencial da macrocélula (nas extremidades do resistor B1/B2+B3) com determinação da corrente circulante  determinação do teor crítico de cloreto (Ccrit) para a despassivação  Determinação da taxa de corrosão (Icorr, TC) pela técnica de resistência de polarização e pela carga acumulada (CA) ao longo do tempo: 𝑇𝐶 = 11600 ∗ 𝑉 𝐴 ∗ 𝑅 𝑇𝐶 = 11600 ∗ 𝑉 𝐴 ∗ 𝑅
  • 22. This content is Internal. Especificação IPT – adaptação ASTM A955 e ASTM G109 Avaliação de aço galvanizado e aços inoxidáveis (AISI 304 e UNS 32304 - Lean duplex) ENSAIO NATURAL EM CAMPO ENSAIO ACELERADO EM LABORATÓRIO Dimensão de 400 mm x 150 mm x 150 mm ciclos de 2 semanas de contaminação com solução NaCl 3,0 % e 2 semanas de secagem Medição de potencial da macrocélula e PCA  Levantamento de curvas eletroquímicas Medição PCA B1 B2 B3 Resistor B2 e B3 Curto-circuito -600 -500 -400 -300 -200 -100 0 100 -2.E-07 -2.E-07 -1.E-07 -5.E-08 0.E+00 5.E-08 1.E-07 2.E-07 2.E-07 Potencial (mV, Ag|AgCl|KCl 3 mol/L) Densidade de corrente (A/cm2) Taxa de corrosão pela técnica de resistência de polarização (Rp)
  • 23. This content is Internal. Especificação IPT – adaptação ASTM A955 ENSAIO EM SOLUÇÃO (MACROCÉLULA): avaliação de par galvânico entre aços especiais e comum B1: solução simulada de água de poros – SSAP (18,81 g/L KOH e 7,87 g/L NaOH) naturalmente aerada + 15 % NaCl B2+B3: solução simulada de água de poros – SSAP aerada por meio injeção de ar comprimido (depurado em solução de NaOH para a remoção do CO2) Agar-agar + KCl  Medida de PCA  Medida do potencial da macrocélula (B1/B2+B3) com determinação da corrente circulante, seguida da carga acumulada 10 Ω ± 1 % B1 B2 B3 Resistor B2 e B3 Curto-circuito Resistor Pode-se adaptar para estudo da corrosão por carbonatação!
  • 24. This content is Internal. Especificação IPT – adaptação ASTM G109 e Barkey (2004) Avaliação de concreto com reparo localizado: anodo galvânico e inibidor de corrosão  potencial on do sistema  potencial off (B1 e B2 + B3)  potencial natural barras (B1 e B2 + B3)  potencial natural anodo B2 + B3 B1 B1 ANODO ARGAMASSA DE REPARO
  • 25. This content is Internal. Especificação IPT – adaptação Powers (2010) ENSAIO EM SOLUÇÃO/AREIA: comportamento de anodo galvânico Carga acumulada (ASTM A955 e G109) dimensão de 500 mm x 300 mm x 250 mm areia saturada com solução Ca(OH)2 + NaCl 15 % potencial on do sistema, potencial off e natural de cada barra e dos anodos. corrente de proteção (anodo/barra) carga acumulada (resistor de 10  entre cada barra e o anodo) exame visual de cada uma das barras de aço-carbono e dos anodos e do elemento de zinco, após a fratura da argamassa Avaliação do atendimento ao critério de 100 mV! B5 B4 B3 B2 B1
  • 26. This content is Internal. Especificação M-82 – Emmons et al. (2014) ⁻ Dimensão de 1 m x 1 m x 14 cm ⁻ 8 barras superiores (ANODO) conectadas, 2 delas com menor espessura de cobrimento para promover corrosão e fazer o reparo localizado superficial ⁻ Malha inferior (CATODO) conecta as barras com resistor. ⁻ Ciclos de secagem (2 semanas) e molhagem (2 semanas) com solução salina (5 % NaCl) CP ARMADO (MACROCÉLULA): comportamento do sistema concreto/barra de aço para diferentes técnicas de proteção, em especial sistema de reparo localizado com anodo galvânico Pode-se adaptar para avaliar inibidor de corrosão, barra de aços especiais e de polímero reforçado com fibras (FRP)  Medida do PCA;  Medida do potencial Off e natural para avaliação do atendimento ao critério de 100 mV (campo de atuação do anodo)  Medida do potencial da macrocélula com determinação da corrente circulante, seguida da carga acumulada
  • 27. This content is Internal. Especificação IPT – trabalhos acadêmicos CP ARMADO: comportamento do sistema concreto/barra de aço-carbono, aço- carbono patinável, galvanizado. Concreto com tratamento superficial, impregnação com inibidor de corrosão e realcalinizante Eletrodo de referência - ER Barra - Eletrodo de trabalho Tubo plástico- introdução ER Barra de cobre Barra de aço-carbono Contra-eletrodo (barra de cobre)  CPs - Ø 5 cm x 10 cm e Ø 4 cm x 15 cm  Aplicação da proteção antes e/ou após a corrosão da barra de aço-carbono  Exposição: carbonatação (câmara de CO2 = 3,0 ± 0,5 %, T = 23 ± 2 °C e UR = 65 ± 5 %), seguida de ciclos de molhagem e secagem para evolução do processo de corrosão: molhagem em câmara climática UR ~90 % ou imersão parcial e secagem natural ou estufa  Monitoramento de PCA.  Determinação periódica da taxa de corrosão (Icorr,) pela técnica de resistência de polarização e de pulso galvanostático.
  • 28. This content is Internal. Colaboração em diversos matérias técnicos, disponíveis para free download. Principais temas:  Corrosão em concreto armado  Proteção de barras de espera  Inspeções  Manual de inspeções em concreto armado (breve lançamento) Manual de Boas Práticas Volume I:  Corrosão em concreto  Proteção de barras de espera Manual de Boas Práticas Volume II:  Inspeção em estruturas de concreto MATERIAIS TÉCNICOS GERDAU
  • 29. This content is Internal. P A R A A C E S S A R , A B R A A C A M E R A D O S E U C E L U L A R E A P O N T E P A R A O Q R C O D E Visite mais.gerdau.com.br e fique por dentro das nossas novidades e materiais técnicos para Construção Civil!