Sinduscon 2015 parte 2_reduzido

Patologias nas estruturas de concreto armado e técnicas
de recuperação e proteção
Parte 2
Adriana de Araujo
Laboratório de Corrosão e Proteção
23/setembro/2015

CONTEÚDO
Parte 1
 introdução (visão geral e normalizações);
 corrosão do aço-carbono, fatores desencadeadores da
corrosão e manifestações patológicas;
Parte 2
 técnicas de avaliação da corrosão;
Parte 3
 técnicas de recuperação e proteção.

Inspeção visual
Avalição do estado de deterioração da estrutura:
• Entendimento da natureza, extensão e
evolução do problema;
• Prejuízos à segurança, funcionamento e
durabilidade da obra;
....ensaios
complementares...
• Tabelas de registro com identificação,
configuração, localização das anomalias;
• Croquis e fotográfica;
• Parecer técnico com recomendações de
conservação: reparo/ reforço/ tratamento
superficial/proteção

Inspeção Visual nas Estruturas de Concreto dos Píeres
Anomalias Sigla Descrição genérica
Estabelecimento e/ou
Desenvolvimento
Alterações Visualizadas na
Superfície do Concreto
Localizações Típicas
Mancha de Oxidação MO
Alteração da coloração na superfície
do concreto pela presença de produtos
de corrosão lixiviados.
Corrosão do aço da armação e
presença de água.
Área ou pontos do concreto com
coloração avermelhada. Em locais com
presença de outras anomalias.
Mancha de Umidade MU
Alteração da coloração pela presença
de água absorvida, água infiltrada ou
de percolação ou resultante de reações
no concreto.
Falhas de projeto, especificação,
construção, ausência de manutenção.
Ambiente de elevada umidade e/ou
presença de agentes agressivos.
Área do concreto com coloração mais
acentuada. Em locais com presença de
outras anomalias.
Mancha de Escorrimento ME
Alteração da coloração pela percolação
de água pluvial associada, em geral,
com a fuligem depositada na estrutura
e microorganismos.
Percolação e/ou infiltração de água de
chuva, contato com água de
condensação de neblina, falta de
proteção dos elementos ou ausência
de meios de direcionamento da água
pluvial.
Áreas do concreto com coloração mais
acentuada e/ou esverdeada, presença
de partículas carreadas.
Mancha de Carbonatação MC
Alteração da coloração pela
precipitação e acúmulo de sais na
superfície do concreto, e suas
descontinuidades, de carbonato de
cálcio resultante da dissolução e
lixiviação de compostos hidratados da
pasta de cimento.
Percolação e/ou infiltração de água de
chuva, água de condensação de
neblina, U.R. elevada (entre 65% a
85%). Reserva alcalina e concentração
dos gases.
Área ou pontos no concreto com
protuberância ou preenchimento de
coloração esbranquiçada, devido ao
acúmulo dos sais de carbonato de
cálcio.
Mancha de Lixiviação ML
Alteração da coloração pelo arraste de
componentes: agregados miúdos e
compostos da pasta de cimento.
Infiltração de água pura ou ácida.
Presença de agregados miúdos e
compostos da pasta de cimento na
superfície do concreto.
Ao longo da face, na região central,
aba, apoio, engaste, topo e balanço.
Ao longo das bordas e regiões
adjacentes das juntas, dos
reparos/reforços, do sistema de
drenagem, do concreto disgregado e
segregadas e da armadura exposta.
Vazios VA
Presença de bolhas de ar aprisionado,
em dimensões variareis (em geral, até
5 mm, com dimensão máximas de
10 mm) associada, ou não, a uma leve
segregação superficial. A sua
presença também é chamada de
porosidade.
Falhas de execução e/ou projeto ou
especificação.
Presença de bolhas e leve segregação
do concreto.
Distribuída ao longo da face.
Um exemplo de planilha de manifestações patológicas...

INTERFE-
RÊNCIAS
ANOMALIAS
REPARO e
REFORÇO
(FAR)
CONCRETO
DISGREGADO
(CDI)
MANCHA DE
OXIDAÇÃO
NO
CONCRETO
(MO)
CONCRETO
SEGREGADO e/ou
DESAGREGADO
(CS e CDE)
FISSURAÇÃO NO
CONCRETO
EIXOS
ÁREA TOTAL APROXIMADA (m
2
)
EXTENSÃO TOTAL
APROXIMADA (m)
OBSERVAÇÕES
1-2 2,1 0,1 2,0 _
32,0 NA LAJE E
22,0 NAS VIGAS
DESTACA-SE A PRESENÇA DE VAZIOS
NAS VIGAS D e C. A LAJE APRESENTA
CONCRETO DISGREGADO E MANCHA
DE OXIDAÇÃO. NO MURO DE
CONTENSÃO, ANTES DO EIXO 1, HÁ
TRINCAS.
2-3 2,0 0,1 3,0 2,0
8,0 NA LAJE E
60,0 NAS VIGAS
DESTACA-SE A PRESENÇA DE VAZIOS
E DE CONCRETO SEGREGADO NAS
VIGAS D e C. HÁ INTENSA
FISSURAÇÃO NAS VIGAS A e B.
Um exemplo do resultado de inspeção...

Sob o ponto de vista de corrosão, as técnicas de
sua avalição/monitoramento são as seguintes:
Resistividade elétrica do concreto;
Potencial de corrosão eletroquímica;
Taxa de corrosão;
Profundidade de carbonatação;
Determinação de cloretos;
Sensores embutidos no concreto
Mais usuais,
na inspeção!

 propriedade física do concreto que indica a resistência
ao fluxo de corrente elétrica (de natureza iônica) na fase
líquida do concreto (estrutura poroso comunicante);
 a total saturação do concreto é a condição ideal para
esse fluxo. Em concreto não saturado, o fluxo pode ser
limitada ao filme de água adsorvida na superfície das
paredes de poros. O fluxo dessa corrente é
intensificado pela presença de íons cloreto na solução
aquosa e, ainda, pelo aumento de sua temperatura;
 controla a corrente elétrica estabelecida entre a área
catódica (redução do oxigênio) e área anódica
(oxidação do metal) de corrosão;
RESISTIVIDADE ELÉTRICA

A condução da corrente iônica no concreto faz-se
fundamentalmente pela estrutura porosa: capilares e
microfissuras na pasta de cimento e poros intrínsecos e
incorporados: os agregados são praticamente isolantes
elétricos!
Outros intervenientes são: composição química da fase
líquida e sua temperatura.
Anodo
CatodoCatodo
O2 + 2 H2O + 4e  4OH-
Fe++ + OH-  Fe(OH)2....
Linhas de Corrente iônica

 em campo: avaliação do risco de corrosão, com
identificação de regiões críticas para a
degradação; avaliar sistema de tratamento;
 Em laboratório: caracterizar a resistividade a
penetração de cloretos de materiais cimentícios
e em estudos.

Na prática, a medida é associada a outras
técnicas de avaliação da estrutura, como a
medida do potencial eletroquímico
estabelecido no sistema armadura/concreto.
Em geral, admite-se que a corrosão da
armadura é certa e deve apresentar taxa
elevada, quando a resistividade elétrica do
concreto está baixa e a medida do
potencial indica a sua despassivação.

1 10 102 103 104 105
Resistência ôhmica ()
100
10
1
0,1
0,01
0,001
Taxa de corrosão
Icorr (A/cm3)
Quanto maior a resistividade elétrica do
concreto menor será taxa de corrosão....

Técnica de 4 eletrodos:
Uma corrente elétrica é aplicada entre
os dois eletrodos externos, sendo
medida a diferença de potencial
estabelecida entre os dois eletrodos
internos

Técnica de 2 eletrodos: medição da corrente e do
potencial entre a armadura e um disco de 2 cm de
diâmetro, posicionado sobre a superfície do
concreto

Técnica de 2 eletrodos:
Uma corrente elétrica é
aplicada entre dois
eletrodos introduzidos em
furos no concreto

 a técnica de e 4 eletrodos é a mais usada, mas a
de introdução dos 2 eletrodos em furos no
concreto é bastante adequada para concreto
carbonatado em que há aumento da
resistividade elétrica da sua camada externa, o
que introduz erros nas leituras;
 no uso da técnica de 4 eletrodos, a carbonatação
só não introduz erros significativos quando o
valor de sua profundidade é, no máximo, 0,2
vezes o valor do espaçamento entre eletrodos;

 a umidificação prévia da superfície de concreto
carbonatado deve ser evitada, pois resulta no
aumento do valor da ordem de 2 a 10 vezes da
resistividade. Em qualquer condição, o ideal é
somente umidificar a área de contato dos
eletrodos com o concreto;
 o posicionamento dos eletrodos sobre ou muito
próximos da armadura e também das quinas
também pode introduzir erros significativos.

Critérios de avalição da resistividade elétrica do concreto
Valores de resistividade elétrica do concreto (kΩ.cm)
Risco de
corrosão
GONZÁLEZ
et al.
(2004)
Smith
et al.
[2004]
Morris
et al.
[2002]
Polder [2001],
COX et al.
[1997],
Broomfiled et
al. 1993 apud
Broomfield
[1997]
FELIÚ
et al.
[1996]
Browne;
Geohegan
apud CEB 192
[1989];
Browne
[1982]
Langford e
Broomfiled
1987 apud
Broomfield
[1997]
<20 < 8 < 10 _ < 10 < 5 < 5
Muito alto
(taxa
severa)
20 a 50
8 a
12
10 a
300
< 10
10 a
100
5 a 10 5 a 10 Alto
10 a 50 _ 10 a 20 Moderado
50 a
100
> 12
>
300
50 a 100 10 a 20 > 20 Baixo

Potencial espontaneamente adquirido pelo aço-
carbono, aço-carbono zincado, aço inoxidável etc
(eletrodo) embutido no concreto.
POTENCIAL DE CORROSÃO
 Indica o estado ativo ou passivo da
armadura, localizando as áreas críticas para a
corrosão;
 as informações são qualitativas e por isso
devem ser utilizadas como complemento de
outros ensaios;
 Não dá informações de quanto corroeu ou
qual é a taxa de corrosão;

 as medidas podem ser tomadas
isoladamente ou em forma sistemática p/
obter um "mapa de potenciais" do
elemento em análise;
 o mapa permite identificar as zonas
possivelmente corroídas e passivadas (não
corroídas).
POTENCIAL DE CORROSÃO
A medida é a determinação da ddp elétrico
(mV) entre as armaduras e um eletrodo de
referência que se coloca em contato com a
superfície do concreto..

Potencial de Eletrodo
Metal Eletrólito
Diferença de potencial
devido à distribuição de
cargas
Dupla Camada
Elétrica
diferença de potencial elétrico que surge na interfase
metal/eletrólito

Fase
sólida
Fase líquida
Voltímetro
(elevada
resistência
interna)
Potencial de Eletrodo
armadura em contato com a fase aquosa do concreto
(água de poros)
Esta é a
medida
de
interesse!
Esta é a queda ôhmica. Em
soluções aquosas pode não ser tão
problemática, nas, no concreto de
alta resistividade introduz erros!
Eletrodos de Referência
(padrão)
Eletrodo padrão de hidrogênio (EPH)
2H+
(aq) + 2e  H2 (g) Eo = 0,000 V

Conversão de escalas – Ag/AgCl (sat, KCl) em
relação ao EPH
EPH Ag/AgCl
0 V
0,222 V 0 V
-0,222 V
Fio de Ag
Recobrimento
de AgCl
Solução de
KCl
Membrana
porosa

Conversão de escalas – Cu/CuSO4 (sat, pH ~2,5) em
relação ao EPH
EPH Cu/CuSO4
0 V
0,316 V 0 V
-0,316 V

Eletrodos de
referência também
podem ser embutidos
no concreto!
MnO2
Ag/AgCl

A medida tem de ser feita com o concreto umedecido!
O valor medido é sempre um potencial misto entre do
da área ativa (Anodo) e do da área passiva (Catodo)!
Corrente
iônica
Anodo
OH-
Catodo
Catodo
OH-
OH-
OH-
OH-
OH-
O2 + 2 H2O + 4e  4OH-
Fe  Fe2+ + 2e
Fe2+ + OH-  Fe(OH)2
OH-
OH-
O2 + 2 H2O + 4e  4OH-
2e
Fe2+
2e

 quanto maior a espessura do concreto de
cobrimento, menos significativas são os valores de
potencial obtidos (queda ôhmica);
 Outras barreiras à obtenção de leituras representativas
são: distância do posicionamento do eletrodo em
relação ao local ativo (Anodo), presença de vazios e
ou de agregados graúdos expostos na superfície do
concreto e a sua carbonatação!

Devido a variedade de interferências na medida,
sem sempre a definição do estado ativo de
corrosão ou passivo pode ser baseado em valores
absolutos e os fixados na norma (ASTM 876: 2009)
FAZER O MAPEAMENTO!

Potencial de corrosão
Risco de ocorrência da
corrosão na armadura
mVEPH mVECS VECSC
Ecorr>300 Ecorr>59
Valores
positivos
Falta de umidificação ou a
resistência é muito alta.
Desprezar tais valores
300>Ecorr>10
0
59>Ecorr>-141 0>Ecorr>-200
90% de probabilidade de não
estar ocorrendo corrosão
100>Ecorr>50
-141>Ecorr>-
291
-200>Ecorr>-350
A ocorrência de corrosão é
incerta
50>Ecorr -291>Ecorr -350>Ecorr
90% de probabilidade de estar
ocorrendo corrosão na
armadura

Mapeamento
do potencial de
corrosão

BetoScan
Potential/gradient mapping
Osscar
Most sensor
BAM

 técnica eletroquímica que permite a
determinação da taxa de corrosão instantânea
das armaduras de aço;
 os cálculos automáticos das taxas de corrosão
são desenvolvidas assumindo-se algumas
hipóteses que nem sempre são verdadeiras
nos sistemas metal/concreto.
TAXA DE CORROSÃO
Não devem usadas para cálculo de
vida útil. Se for o caso, medidas
regulares devem ser feitas em
diferentes parte e condições de
exposição, ao longo dos anos.

Taxa (Icorr) = B/Rp
B =26 mV
Rp = ΔE/ΔI
Rp representa a inércia do sistema em desenvolver
processo eletroquímico de corrosão.
Aço passivado apresenta Rp muito maior que aço
sofrendo corrosão.
Rp
B
)bb(303,2
b.b
Rp
1
i
ca
ca
corr 



Grau de corrosão da
armadura de aço
A/cm2
m/ano
Desprezível 0,1 a 0,2 1,1 a 2,2
Início da corrosão ativa > 0,2 > 2,2
Ataque importante
mais não severa
~ 1,0 ~11,0
Ataque muito severo  10,0 110,0

 consiste em aspergir sobre a superfície de concreto
recém-fraturado uma solução contendo indicador
de pH:
• regiões que assumem coloração
vermelho carmim correspondem às
regiões não-carbonatadas;
• regiões que não mudam
de cor, são as carbonatadas.
CARBONATAÇÃO

DIN EN 14630:
Determination of carbonation
depth in hardened concrete
by the phenolphthalein
method
DIN EN 13295:
Determination of resistance
to carbonation
o indicador mais utilizado é a fenolftaleína. A literatura
indica que essa solução fica incolor em pH inferior a 8,3.
Para valores de pH superiores a 9,5 torna-se vermelho-
carmim. Entre 8,3 e 9,5 fica com coloração variável de
rosa a vermelho-carmim.

Determinação do perfil de CO2
NBR-NM 20:2004 - Análise Química e IPT -Determinação de
dióxido de carbono por gasometria
0
5
10
15
20
0 10 20 30 40 50
CO2/cimento(%)
Profundidade (em mm)
EP 97 RN
L 43 FE
T 43 LB
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 10 20 30 40 50
CO2/cimento(%)
E 41 RN
L 41 FE
T41 LB
O ponto onde se
estabiliza o teor de CO2
indica o final do avanço
da frente de
carbonatação

 furos em área definidas do concreto de cobrimento,
sendo o material pulverulento coletado;
 a coleta é feita para espessuras preestabelecidas,
para possibilitar a determinação do perfil de
cloretos e assim verificar se estavam presentes
originalmente no cimento ou se foram provenientes
do meio de exposição e a avaliar a sua difusão;
ÍONS CLORETO
Parâmetro muito usado para determinar a vida útil!

Coleta de amostras utilizando-se o coletor de pó acoplado
em furadeira

Não há um valor limite único para o teor
de íons cloreto no concreto armado.
• código ACI 318: 0,15 % de íons cloreto
em relação à massa de cimento;
• EN 206-1: 0,40 %;
• ACI 201: 0,20 %
Umidade relativa por volta de 85 %,
e condição de secagem e
molhagem são favorável à
despassivação: maior possibilidade
de penetração do íons cloreto e
disponibilidade de oxigênio

0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
0 10 20 30 40 50
Clsolúvel/cimento(%g/g)
T 41 IB
T41 IE
T 41 IC
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
0 10 20 30 40 50
T 41 LB
T 41 LE
T 41 LS
T 41 LI
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
0 10 20 30 40 50
E 41 RM
E 41 RN
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
0 10 20 30 40 50
L 41 FCI
L 41 FI
L 41 FE
Estaca Viga transversal (lateral)Viga longitudinal Viga transversal (inferior)
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
1,1
1,2
1,3
1,4
1,5
0 10 20 30 40 50
EP 97 RM
EP 97 RN
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
1,1
1,2
1,3
1,4
1,5
0 10 20 30 40 50
L 43 FCI
L 43 FI
L 43 FE
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
1,1
1,2
1,3
1,4
1,5
0 10 20 30 40 50
Clsolúvel/cimento(%g/g) Profundidade (em mm)
T 43 IB
T 43 IE
T 43 IC
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
1,1
1,2
1,3
1,4
1,5
0 10 20 30 40 50
T 43 LB
T 43 LE
T 43 LS
T 43 LI
Estaca Viga transversal (lateral)Viga longitudinal Viga transversal (inferior)
O ingresso é um processo de equilíbrio entre diferentes
concentrações (da superfície para o interior da peça), e
ocorre geralmente por difusão, obedecendo à primeira Lei de
Fick (fluxo unidirecional).

Possibilita que o risco de corrosão das armaduras
seja estimado ao longo dos anos.
Sabendo-se o risco, medidas de prevenção da
ocorrência da corrosão ou de seu controle
podem ser definidas corretamente!
Monitoramento
Manutenção preditiva - acompanha através de
instrumentação o desempenho da estrutura
Manutenção corretiva - recupera determinado dano
Manutenção preventiva – mantém as condições
adequadas para o atendimento ao desempenho esperado

Vantagens do uso de sensores
• permite o melhor conhecimento dos mecanismos
de deterioração;
• otimiza as intervenções de inspeção e de reparo
da estrutura;
• avalia diferentes cenários, por exemplo, mudança
do sistema de tratamento superficial, troca de
material ou interrupção da proteção catódica.

A maioria dos sensores disponíveis no mercado
internacional fundamenta-se no monitoramento da variação
da corrente galvânica entre barras de aço-carbono (anodo) e
uma barra de metal mais nobre (catodo) embutidas no
concreto.
Sensor galvânico tipo escada
barras de aço-carbono – ANODO:
embutidas em diferentes profundidades do
concreto de cobrimento da armadura
Barra de metal nobre - CATODO
embutida próximo das barras de aço-
carbono
Obras
novas!
Terminal de medição, instalado na superfície
do concreto
Barras de metal nobre
- CATODO

Avaliação do risco de corrosão
conforme ocorre a despassivação
gradativa das barras do aço-carbono
(anodo)
CO2 Cl-
O2
Superfície do concreto
Armadura
Anodo
(barras de aço-carbono do
sensor)
H2O
Catodo
Penetração de agentes
agressivos no concreto de
cobrimento da armadura

Concretodecobrimentoda
armadura
Monitoramento do perfil de umidade do concreto de
cobrimento da armadura
Sensor de umidade
Anéis de aço-
inoxidável
Resistividade
entre 2 aneis
adjacentes
Anéis de vedação
Avaliação do risco de
corrosão pela variação do
Perfil de umidade
Perfil de umidade elevado, menor deve ser o ingresso de gases e maior
deve ser o ingresso de íons cloreto no concreto
Perfil de umidade muito elevado ou baixo, menor deve ser a taxa
de corrosão
Obras
novas!
eletrodo de
temperatura (embutido)

Monitoramento do risco de corrosão pela avaliação
da taxa instantânea de corrosão da armadura
Guard-rings
(p/ confinamento da corrente)
Concreto
Contato elétrico
c/ armadura
Contra eletrodo - CE
Eletrodo de referência -
ER (Mn/MnO2)
Eletrodo de trabalho
armadura
Superfíciedoconcreto
Sensor
Técnica de resistência de polarização - 3
eletrodos
terminal de aquisição e armazenamento dos
dados
barra de aço inoxidável

aaraujo@ipt.br
Aaraujobonini@gmail.com
lcp@ipt.br
Laboratório de Corrosão e Proteção
Fone: +55 (11) 3767-4044
http://www.ipt.br/centros_tecnologicos/CTMM
http://lattes.cnpq.br/7121918010413028
Obrigada!
“A mente que se abre a uma nova
ideia jamais voltará ao seu
tamanho original.”
Albert Einstein

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