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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA CENTRO DE TECNOLOGIA

PROGRAMA DE PS-GRADUAO EM ENGENHARIA CIVIL

PENETRAO DE CLORETOS EM CONCRETOS COM DIFERENTES TIPOS DE CIMENTO

SUBMETIDOS A TRATAMENTO SUPERFICIAL

DISSERTAO DE MESTRADO

Camila Crauss

Santa Maria, RS, Brasil 2010

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PENETRAO DE CLORETOS EM CONCRETOS COM DIFERENTES TIPOS DE CIMENTO SUBMETIDOS A

TRATAMENTO SUPERFICIAL

por

Camila Crauss

Dissertao apresentada ao Curso de Mestrado do Programa de Ps-Graduao em Engenharia Civil, da Universidade Federal de Santa

Maria (UFSM, RS), como requisito parcial para a obteno do grau de Mestre em Engenharia Civil

Orientador: Prof. Antnio Luiz Guerra Gastaldini

Santa Maria, RS, Brasil 2010

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Universidade Federal de Santa Maria Centro de Tecnologia

Programa de Ps-Graduao em Engenharia Civil

A Comisso Examinadora, abaixo assinada, aprova a Dissertao de Mestrado

PENETRAO DE CLORETOS EM CONCRETOS COM DIFERENTES TIPOS DE CIMENTO SUBMETIDOS A TRATAMENTO SUPERFICIAL

elaborada por Camila Crauss

como requisito parcial para a obteno do grau de Mestre em Engenharia Civil

COMISSO EXAMINADORA:

Antnio Luiz Guerra Gastaldini, Dr. (Presidente/Orientador)

Geraldo Cechella Isaia, Dr. (UFSM)

Ruy Alberto Cremonini, Dr. (UFRGS)

Santa Maria, 31 de agosto de 2010

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AGRADECIMENTOS

Aos meus pais pelo apoio incondicional, pelo carinho e confiana que me acompanham durante toda vida. As minhas irms Mariana e Giana pelo incentivo e companheirismo.

Ao professor Antnio Luiz Guerra Gastaldini pela oportunidade, orientao e pacincia durante o estudo.

A todos os bolsistas e voluntrios do grupo GEPECON, pelo conhecimento dividido, pela ajuda durante os ensaios e pelo bom humor.

Aos colegas de mestrado pela troca de informaes, conversas esclarecedoras e companheirismo.

Aos funcionrios do Laboratrio de Materiais de Construo Civil pela disponibilidade e apoio.

empresa MC-Bauchemie pela cesso dos materiais para a pesquisa. A CAPES, CNPq e FAPERGS pelos recursos disponibilizados. A todos que de alguma forma contriburam para a concluso deste estudo.

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RESUMO Dissertao de mestrado

Programa de Ps-Graduao em Engenharia Civil Universidade Federal de Santa Maria

PENETRAO DE CLORETOS EM CONCRETOS COM DIFERENTES TIPOS DE CIMENTO SUBMETIDOS A

TRATAMENTO SUPERFICIAL AUTORA: CAMILA CRAUSS

ORIENTADOR: ANTNIO LUIZ GUERRA GASTALDINI Data e Local da Defesa: Santa Maria, 31 de agosto de 2010

As caractersticas de durabilidade devem ser parmetros de concepo das estruturas de concreto tanto quanto a sua resistncia compresso. O concreto deve manter a integridade frente aos agentes que o danificam, alm de atuar como camada protetora entrada de substncias que venham a promover a corroso das armaduras em seu interior. A corroso das armaduras pode ser devido carbonatao e ao dos ons cloretos. O ingresso de cloretos no concreto pode ocorrer por mecanismos de absoro e difuso. Quando este no apresenta resistncia penetrao de cloretos faz-se necessrio a aplicao de tratamento superficial de proteo. O presente estudo teve por objetivo avaliar a penetrao de cloretos em concretos que foram submetidos a trs tipos de tratamento superficial: uma argamassa polimrica monocomponente aplicada em camada de 4mm, e um produto obturador dos poros como tratamento simples ou duplo. Os concretos submetidos ao tratamento superficial foram produzidos com trs tipos de cimento, CP IV 32, CP II F e CP V, e para os nveis de resistncia caracterstica compresso (fck) de 15 MPa, 20 MPa e 25 MPa. A penetrao de cloretos foi avaliada segundo a norma ASTM C 1202 e por asperso de AgNO3 aps imerso em soluo de cloreto.

Os tratamentos superficiais do tipo bloqueadores de poros mostraram capacidade de diminuir o fluxo de entrada de cloretos devido ao tamponamento dos poros da camada superficial do concreto atravs das reaes com os produtos de hidratao do cimento. O tratamento duplo com o bloqueador de poros (XCM) mostrou-se mais efetivo, promovendo uma maior reduo na carga total passante e no coeficiente de difuso (k). Essa reduo foi maior para os cimentos pozolnicos e no menor nvel de resistncia investigada, fck = 15 MPa. J os concretos compostos com cimentos CPIIF e CPV-ARI mostraram maiores valores de carga passante e coeficiente k. Entretanto, a utilizao da argamassa polimrica (Z4) com espessura de 4mm foi a melhor alternativa dentre as investigadas, promovendo uma maior reduo da carga total passante assim como melhor eficincia na diminuio da penetrao de cloretos, apresentando boa aderncia com o concreto de substrato e compacidade.

Palavras-chave: concreto; cloretos; tratamento superficial

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ABSTRACT Master s Thesis

Program of Postgraduation in Civil Engineering Universidade Federal de Santa Maria, RS, Brazil

CHLORIDE PENETRATION IN CONCRETE PRODUCED WHIT DIFFERENT CEMENT TYPES AFTER SURFACE

TREATMENT AUTHOR: CAMILA CRAUSS

THESIS ADVISOR: ANTNIO LUIZ GUERRA GASTALDINI Date and Local of Defense: Santa Maria, de August 31, 2010

The durability characteristics of concrete should be given the same importance as compressive strength when designing concrete structures. Concrete should be able to withstand the effects of aggressive agents and behave as a protective layer that can block the penetration of substances that could corrode the steel in concrete. The corrosion of reinforcing steel in concrete structures can be caused by factors such as carbonation and the action of chloride ions, which can penetrate the concrete through absorption and diffusion processes. When the concrete does not show resistance to chloride penetration, the use of surface treatment is required. This study investigates chloride penetration in concrete samples that received three different kinds of surface treatment: a single component polymer mortar applied in a 4-mm thick layer, a pore blocker with a single coat and a pore blocker with a double coat. The concrete samples used were produced with cement types CP IV 32, CP II F and CP V and compressive strength values of 15MPa, 20MPa and 25MPa. Chloride penetration was assessed using ASTM C 1202 and AgNO3 aspersion after immersion in a salt solution in concrete samples with and without surface treatment.

Surface treatments like pore blockers were able to reduce the chloride flow inwards concrete due to the sealing effect in the superficial pore layer, caused by the reactions with the cement hydration products. The double treatment with pore blocker (XCM) showed to be more effective, providing bigger reduction in total passing charge. This reduction was greater in pozzolanic cements and in those with the lowest resistance, fck=15 MPa. The concrete produced with cements type CP II F and CP V showed bigger values of passing charge and diffusion coeficient. The use of polymeric mortar (Z4) with 4 mm thickness was considered the best alternative among those investigated. It produced the greatest reduction in total passing charge as well as the best efficiency in decreasing chloride penetration, and showed a good adherence in the concrete substratum and compactness.

Keywords: concrete; chlorides; surface treatment.

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LISTA DE TABELAS

TABELA 1.1 - Teores limite de cloretos totais segundo ACI 201 .............................. 23 TABELA 1.2 Correspondncia entre classe de agressividade e qualidade do concreto (NBR 12655) ............................................................................................ 25 TABELA 4.1 Caracterizao fsica e mecnica dos cimentos ............................. 44 TABELA 4.2 - Anlise qumica dos cimentos utilizados ......................................... 45 TABELA 4.3 Caractersticas fsicas dos agregados ............................................ 46 TABELA 4.4 Traos unitrios de cada mistura .................................................... 48 TABELA 4.5 Classificao de concretos quanto ao risco de penetrao aos ons cloreto de acordo com a carga passante ( ASTM C1202/05) ......................... 54 TABELA 5.1 Resultados do ensaio acelerado de penetrao de cloretos aos 91 dias (ASTM C1202) ........................................................................................... 60 TABELA 5.2 Resultados do ensaio acelerado de penetrao de cloretos aos 182 dias (ASTM C1202) ......................................................................................... 60 TABELA 5.3 Classificao quanto ao risco de penetrao de cloretos segundo ASTM C1202 aos 91 e aos 182 dias ...................................................................... 64 TABELA 5.4 Coeficientes de penetrao k ......................................................... 72 TABELA 5.5 Consumo de materiais e custo por m das trs misturas de referncia ............................................................................................................... 84 TABELA 5.6 Consumos e custo dos tratamentos utilizados ................................ 85 Tabela 5.7 Tempo necessrio para os que os ons cloreto penetrem atravs do cobrimento at atingirem a camada de passivao do ao (tp em anos), calculados a partir dos coeficientes de difuso obtidos no ensaio de penetrao de cloretos por asperso de AgNO3 para os diferentes nveis de resistncia investigados ........................................................................................................... 87

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LISTA DE FIGURAS

FIGURA 1.1 Elementos do mecanismo de corroso (Cunha&Helene, 2001) ..... 19 FIGURA 1.2 Vida til em relao a corroso Tuutti (1982, apud Andrade 1992) .... 20 FIGURA 1.3 Variao do teor crtico em funo da UR e da qualidade do concreto. (Figueiredo, 2005 apud Pedroso, 2008) ................................................ 24 FIGURA 2.1 Processos de transporte de massa no concreto (Isaia, 1995) ........ 28 FIGURA 2.2 Perfil de concentraes para o estado estacionrio ....................... 32 FIGURA 2.3 Perfil de concentraes no estado no estacionrio para trs tempos diversos ..................................................................................................... 32 FIGURA 3.1 Tratamento formador de pelcula (Medeiros, 2008) ........................ 36 FIGURA 3.2 Tratamento hidrfobo (Medeiros, 2008) .......................................... 37 FIGURA 3.3 Tratamento obturador de poros (Medeiros, 2008) .......................... 39 FIGURA 3.4 Aplicao do tratamento obturador de poros aplicado nas arquibancadas do estdio do Pacaembu (Site do fabricante, 12/07/2010) ............ 40 FIGURA 3.5 Figura esquemtica de reparo utilizando argamassa polimrica (Site do fabricante 12/07/2010) .............................................................................. 42 FIGURA 4.1 Distribuio granulomtrica da areia ............................................... 46 FIGURA 4.2 - Distribuio granulomtrica da brita ................................................ 47 FIGURA 4.3 Asperso de soluo de nitrato de prata nos corpos-de-prova aps ensaio ASTM C1202/05 ................................................................................. 55 FIGURA 5.1 Carga total passante para cada tratamento em funo dos nveis de resistncia CPIV aos 91 dias .......................................................................... 56 FIGURA 5.2 Carga total passante para cada tratamento em funo dos nveis de resistncia CPII-F aos 91 dias ........................................................................ 57 FIGURA 5.3 Carga total passante para cada tratamento em funo dos nveis de resistncia CPV-ARI aos 91 dias ................................................................... 57 FIGURA 5.4 Carga total passante para cada tratamento em funo dos nveis de resistncia CPIV aos 182 dias ........................................................................ 58

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FIGURA 5.5 Carga total passante para cada tratamento em funo dos nveis de resistncia CPII-F aos 182 dias ...................................................................... 58 FIGURA 5.6 Carga total passante para cada tratamento em funo dos nveis de resistncia CPV-ARI aos 182 dias ................................................................. 59 FIGURA 5.7 Carga passante em relao ao trao de referncia para o cimento CPIV aos 91 dias .................................................................................. 62 FIGURA 5.8 Carga passante em relao ao trao de referncia para o cimento CPIIF aos 91 dias ................................................................................... 62 FIGURA 5.9 Carga passante em relao ao trao de referncia para o cimento CPV-ARI aos 91 dias ........................................................................ 63 FIGURA 5.10 Carga passante em relao ao trao de referncia para o cimento CPIV aos 182 dias .................................................................................... 64 FIGURA 5.11 Carga passante em relao ao trao de referncia para o cimento CPIIF aos 182 dias ................................................................................... 65 FIGURA 5.12 Carga passante em relao ao trao de referncia para o cimento CPV-ARI aos 182 dias .............................................................................. 65 FIGURA 5.13 Correlao entre carga passante e profundidade de penetrao aps ensaio ASTM C1202 do Cimento CP IV aos 91 dias ..................................... 66 FIGURA 5.14 Correlao entre carga passante e profundidade de penetrao aps ensaio ASTM C1202 do Cimento CPII-F aos 91 dias .................................... 67 FIGURA 5.15 Correlao entre carga passante e profundidade de penetrao aps ensaio ASTM C1202 do Cimento CPV-ARI-RS aos 91 dias ......................... 67 FIGURA 5.16 Correlao entre carga passante e profundidade de penetrao aps ensaio ASTM C1202 do Cimento CP IV aos 182 dias .................................... 68 FIGURA 5.17 Correlao entre carga passante e profundidade de penetrao aps ensaio ASTM C1202 do Cimento CPII-F aos 182 dias .................................. 68 FIGURA 5.18 Correlao entre carga passante e profundidade de penetrao aps ensaio ASTM C1202 do Cimento CPV-ARI-RS aos 182 dias ....................... 69 FIGURA 5.19 Resultados de carga passante nas idades de 91 e 182 dias para os trs nveis de resistncia e tipos de cimento investigados ................................ 70 FIGURA 5.20 Valor percentual dos resultados de carga passante aos 182 dias em relao aos resultados de 91 dias(100%) ........................................................ 71 FIGURA 5.21 Grficos para obteno do coeficiente k dos concretos de referncia ............................................................................................................... 74

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FIGURA 5.22 Grficos para obteno do coeficiente k, concretos com obturador dos proros em camada nica XC ...................................................... 75 FIGURA 5.23 Grficos para obteno do coeficiente k, concretos com tratamento obturador dos poros em dupla camada XCM .................................... 76 FIGURA 5.24 Grficos para obteno do coeficiente k, concretos com tratamento com argamassa polimrica - Z4 ........................................................... 77 FIGURA 5.25 Coeficientes k em funo dos tratamentos superficiais e nveis de resistncia para cada um dos tipos de cimento ................................................. 78 FIGURA 5.26 Variao do coeficiente k em funo do tipo de cimento e tratamento superficial ............................................................................................. 79 FIGURA 5.27 Variao percentual do coeficiente k de cada tratamento em relao ao concreto de referncia .......................................................................... 80 FIGURA 5.28 Confronto entre os resultados de coeficiente de penetrao k e carga passante Q, de todas as misturas com os resultados de 91 dias ................. 82 FIGURA 5.29 Confronto entre os resultados de coeficiente de penetrao k e carga passante Q, de todas as misturas com os resultados de 182 dias ............... 82

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SUMRIO

RESUMO ................................................................................................................ 4 ABSTRACT ........................................................................................................... 5 LISTA DE TABELAS ............................................................................................ 6 LISTA DE FIGURAS ............................................................................................. 7 INTRODUO ....................................................................................................... 12 1 CORROSO DAS ARMADURAS ...................................................................... 17 1.1 Introduo ..................................................................................................... 17 1.2 Mecanismo de corroso .............................................................................. 17 1.3 Corroso generalizada Carbonatao ..................................................... 20 1.4 Corroso por pites ons cloreto ............................................................... 21 1.5 Delimitao de teores de cloretos ............................................................... 24 1.6 Propriedades normalizadas para o concreto quanto agressividade do ambiente .......................................................................................................... 23 2 MECANISMOS DE TRANSPORTE .................................................................... 26 2.1 Introduo ..................................................................................................... 25 2.2 Permeabilidade ............................................................................................. 29 2.3 Absoro capilar ........................................................................................... 30 2.4 Difuso .......................................................................................................... 31 2.5 Migrao ........................................................................................................ 34 3 SISTEMAS DE PROTEO SUPERFICIAL ...................................................... 35 3.1 Formadores de pelcula ............................................................................... 35 3.2 Hidrfobos .................................................................................................... 36 3.3 Bloqueadores de poros ................................................................................ 37 3.4 Argamassas .................................................................................................. 41 4 INVESTIGAO EXPERIMENTAL ................................................................... 43 4.1 Introduo ....................................................................................................... 43 4.1 Caracterizao dos materiais ....................................................................... 43

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4.2.1 Cimento ......................................................................................................... 44 4.2.2 Agregados .................................................................................................... 44 4.3 Mtodos de dosagem, moldagem e cura .................................................... 47 4.4 Produtos de proteo processos de aplicao e cura ........................... 49 4.5 Ensaios realizados ........................................................................................ 51 4.5.1 Ensaio de penetrao a cloretos por imerso (EPCI) .................................. 51 4.5.2 Ensaio acelerado de penetrao de cloretos - ASTM C 1202/05 ................ 53 5 ANLISE E DISCUSSO DOS RESULTADOS .................................................. 56 5.1 Mtodo ASTM C1202 ...................................................................................... 56 5.2 Penetrao de cloretos por imerso ............................................................ 72 5.3 Integrao dos resultados dos dois mtodos ............................................ 81 5.4 Viabilidade da produo das misturas estudadas e da aplicao dos produtos de proteo .......................................................................................... 83 5.4.1 Viabilidade econmica............. .................................................................... 83 5.4.2 Viabilidade tcnica ....................................................................................... 85 CONCLUSO ........................................................................................................ 88 SUGESTO PARA TRABALHOS FUTUROS ....................................................... 92 REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ...................................................................... 93 ANEXOS ................................................................................................................. 98

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INTRODUO

Dentre os materiais de construo disponveis, o concreto armado tem sido o escolhido como soluo estrutural para a construo de moradias, servios e infraestrutura urbana. Isto porque, segundo Mehta & Monteiro (2008), os seus constituintes so relativamente baratos e comumente disponveis na maior parte do mundo. Alm disso, adequa-se s mais variadas formas arquitetnicas, e possui boa resistncia mecnica.

Devido grande utilizao do concreto, existe tambm uma preocupao sobre os impactos que o acompanham, tanto referentes ao meio ambiente quanto ao mbito social e econmico. Segundo Gomes et al. (2003) a indstria da construo civil responsvel por cerca de 10% da economia mundial, no entanto os impactos ambientais alcanam propores semelhantes. O autor afirma que o setor representa aproximadamente 40% de todo o lixo produzido pelo homem.

A produo do cimento tem uma carga bastante considervel no que diz respeito aos impactos ambientais gerados pelo concreto. amplamente conhecida a afirmao de que a produo de uma tonelada de cimento gera a emisso de uma tonelada de CO2 na atmosfera, sendo a indstria do cimento responsvel por cerca de 5% do total mundial de emisses de CO2 (MEHTA, 1998). De acordo com o Sinduscon-SP, o consumo de cimento em 2009 no Brasil foi de 51,8 milhes de toneladas, e a expectativa para 2010 de que este nmero alcance a marca de 55 milhes.

De acordo com Neville (1997), o concreto armado, devido a sua capacidade de resistncia mecnica, foi idealizado e admitido como dotado de durabilidade por perodo de tempo ilimitado. Durante muito tempo, a tecnologia do concreto se concentrou na busca de resistncias cada vez maiores compresso, baseada na afirmativa de que concreto resistente era concreto durvel. Porm o nmero de manifestaes patolgicas nas estruturas de concreto armado tem aumentado significativamente, principalmente devido ao envelhecimento precoce das construes manifestado atravs da corroso das armaduras (HELENE, 1997). Isto

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se deve a erros de projeto, dosagem incorreta, para o fck e no para o fcj, sem privilegiar a durabilidade, a prticas construtivas inadequadas e ainda cura deficiente (Resista Tchne, 2009).

Em conseqncia disso h a necessidade de reparo, ou mesmo reposio em curto espao de tempo, o que demanda maior consumo de matria-prima e energia, aumentando a emisso de gases poluentes e a gerao de resduos no decorrer dos anos. Isso tudo contribui para o aumento do impacto ambiental gerado pela indstria da construo.

A resistncia potencial, bem como a durabilidade do concreto, segundo Bauer et al (1999), somente sero desenvolvidas satisfatoriamente se a cura for realizada adequadamente e por um perodo de tempo apropriado, sendo requisito essencial para a obteno de um concreto de boa qualidade. De acordo com ATCIN (2003), os construtores encaram a cura como uma atividade no-lucrativa e no a fazem pelo simples fato de no serem pagos para isto.

A cura, segundo Helene (1997), um dos procedimentos fundamentais para a obteno de uma estrutura de concreto de boa qualidade, juntamente com a composio do concreto (dosagem), a compactao e o cobrimento da armadura.

No incio dos anos 90, portanto, antes da vigncia da NBR 6118/2003 revisada em 2007, a resistncia caracterstica compresso comumente adotada era de 15 MPa, o que permitia a adoo de relaes gua/cimento (a/c) muito altas, e desta forma os requisitos de durabilidade no eram atendidos. E, mesmo com a nova resistncia mnima fixada pela NBR 6118/2007, de 20 MPa, este valor pode ser alcanado, a depender do tipo de cimento empregado, com valores elevados de relao a/c. Sabe-se que a permeabilidade do concreto fortemente influenciada por esta relao, de forma que quanto maior a relao a/c, maior ser a permeabilidade e menor a durabilidade do concreto, (NEVILLE, 1997; MEHTA & MONTEIRO, 2008). Soma-se a isto a cura deficiente ou mesmo a inexistncia desta.

Assim, ainda hoje, possvel encontrar diversos casos de obras dimensionadas para alcanarem determinada resistncia, que apresentam inmeras patologias em pouco tempo de servio, pois no foram projetadas para atingirem os requisitos especificados na NBR 6118/2007. Desta forma, mesmo apresentando nveis elevados de resistncia compresso, as peas de concreto se apresentam permeveis e fissuradas, permitindo, assim, a livre penetrao de agentes

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agressivos tais como ons cloreto, gua, oxignio, dixido de carbono, etc, responsveis pela despassivao e posterior corroso das armaduras.

A ao dos ons cloreto tem sido apontada, segundo Atcin (2003), como o principal mecanismo de deteriorao das estruturas de concreto armado. A entrada de tais ons na estrutura pode acarretar a corroso das armaduras de forma pontual e bastante agressiva, pois os ons no so consumidos no processo e seguem despassivando a camada protetora das barras da armadura.

A camada de cobrimento de concreto, quando de boa qualidade e espessura satisfatria, pode proteger a armadura contra a ao dos cloretos. Entretanto, conforme afirma Medeiros (2008), sendo o concreto um meio poroso e suscetvel a fissuras superficiais, a camada de cobrimento pode no satisfazer as condies de barreira contra a entrada de ons cloreto. Assim, sendo inevitvel o contato e possvel contaminao do concreto por este on agressivo, a utilizao de produtos de reparo e proteo, aplicados como tratamento superficial, pode ser uma possvel alternativa quanto a proteo do concreto contra a penetrao de cloretos.

Dentre os diversos produtos, dois recebem destaque neste estudo. O primeiro deles um obturador de poros que consiste em cimento portland, slica e substncias qumicas que penetram no concreto e reagem com os produtos de hidratao do cimento. Esta reao gera uma cristalizao insolvel nos poros e capilares do concreto, dificultando a passagem de agentes agressivos. Outro produto estudado foi uma argamassa polimrica monocomponente, reforada com fibras, que possui boa aderncia ao concreto e que atua como uma camada de proteo contra a passagem de gua e outros agentes. Para a avaliao dos diferentes produtos em concretos compostos com diferentes tipos de cimento, (CPIIF, CP IV, CP V), quanto entrada de ons cloreto, foi realizado o ensaio acelerado de penetrao de cloretos (EAPC), seguindo as determinaes da ASTM C1202 e a determinao da profundidade de penetrao avaliada por asperso de nitrato de prata.

O presente estudo tem como objetivo especfico uma avaliao da eficincia da aplicao dos produtos de tratamento superficial quanto a penetrao de cloretos, em concretos compostos com diferentes tipos de cimento

O mtodo proposto pela ASTM tem sido alvo de crticas. No entanto, um mtodo de ensaio amplamente aceito. Isaia (1995) relata que este mtodo apresenta como vantagens a fcil execuo do ensaio, a rapidez na obteno de resultados e

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a aplicao a quase todos os tipos de concretos, em especial quando se deseja comparar os resultados de misturas alternativas com uma de referncia.

Optou-se por estudar substratos com diferentes tipos de cimento pois um fator prximo a realidade das estruturas. Embora o cimento CPIV seja o mais comumente usado na regio, o cimento do tipo CPIIF tem sido adotado nas concreteiras, e at mesmo o cimento CPV-ARI, este ltimo trazendo alguma preocupao quanto as propriedades de durabilidade, visto que um concreto feito com este cimento, especificado para determinada resistncia, alcana valores de relao a/c bem mais altas do que os concretos feitos com os outros dois tipos de cimento. A adoo de trs nveis de resistncia tambm se justifica pela proximidade com a realidade. Durante muitos ano foi usual a utilizao de concretos com resistncia caractersticas de 15MPa, passou para 20MPa por exigncia de norma e atualmente grande nmero de estruturas tem sido executadas com concretos com nivel de resistncia de 25MPa. Essas estruturas tem sido alvo de reparos, com a indicao de produtos como os estudados na presente pesquisa.

As idades em que os ensaios deste estudo foram realizados so bastante baixas (182 dias) levando em conta que o produto obturador de poros reage com o CH remanescente da hidratao do cimento, e que este CH pode ser consumido totalmente tanto pela hidratao da pozolana quanto pelo processo de carbonatao. Se o obturador de poros for aplicado em concretos de idades mais avanadas existe a possibilidade de no haver CH suficiente para que o produto mostre eficincia no tamponamento dos poros. Entretanto, vrias estruturas executadas na dcada de noventa vm apresentando problemas de corroso das armaduras e algumas empresas que trabalham com recuperao de estruturas vm especificando estes produtos utilizados no presente estudo sem se preocupar com o cimento utilizado na confeco na estruturas e o fato de estar carbonatada.

Essa dissertao est estruturada em cinco captulos. O captulo I trata dos processos e fatores que influenciam na corroso das armaduras do concreto, dando maior ateno ao dos ons cloreto, que objeto do presente estudo. Traz tambm uma breve reviso sobre a delimitao do teor de cloretos aceitvel em estruturas de concreto, bem como a classificao e propriedades desejveis do concreto de acordo com a agressividade do ambiente em que a estrutura ser inserida, conforme a normalizao vigente.

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No captulo II so discutidos os principais mecanismos de transporte de massa para e atravs do concreto. So abordados os processos de permeabilidade, absoro, difuso e migrao, a forma como ocorrem e os fatores que influenciam e regem tais movimentos de substncias.

O captulo III trata dos produtos de tratamento superficial que tm sido utilizados para a proteo do concreto. Alm dos obturadores de poros e argamassas polimricas que fazem parte desta pesquisa, so revisados os formadores de pelcula (tintas e vernizes) e os produtos hidrfugos (hidrorrepelentes).

No captulo IV so mostradas a caracterizao e propriedades dos materiais empregados, alm dos procedimentos de dosagem, moldagem e cura dos concretos de substrato. Trata tambm dos processos de aplicao e cura dos tratamentos superficiais estudados e a metodologia de cada ensaio realizado.

Enfim, o captulo V traz os resultados dos ensaios de penetrao de cloretos pelo mtodo ASTM C1202 e pelo mtodo colorimtrico aps imerso em soluo salina. Tais resultados so discutidos e confrontados entre si. Consta ainda uma anlise de viabilidade da utilizao dos produtos de reparo e uma estimativa do tempo necessrio at que os cloretos atravesssem uma determinada camada de cobrimento com base nos resultados de coeficiente de difuso de cloretos.

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1 CORROSO DAS ARMADURAS

1.1 Introduo

A corroso das armaduras apontada como o principal processo de deteriorao das estruturas de concreto armado (Aitcin, 2000), e os custos com reparos e recuperao de estruturas com patologias ligadas a este processo so alvo de grande preocupao. De acordo com Mehta e Monteiro (2008), cerca de 40% dos custos da indstria da construo civil dos pases desenvolvidos so destinados a recuperao de estruturas prontas. No Brasil a etapa de execuo e a manuteno inadequada so os principais fatores que levam corroso (Isaia, 1995).

A ao de proteo que o concreto oferece s armaduras nele embutidas se d pelos processos fsico e qumico. A proteo fsica promovida pela camada de concreto que envolve o ao contra a exposio ao ambiente, chamada camada de cobrimento. Quando esta camada de concreto possui espessura e qualidade satisfatrias, pode impedir a corroso das barras de ao. O efeito qumico denominado de camada de passivao e se trata, segundo Neville (1997), de uma pelcula de xido que formada no momento em que o ao envolvido pela pasta de cimento e que fortemente aderida armadura. Ainda de acordo com o autor, esta passivao s possvel devido ao alto pH da soluo dos poros que envolve as barras e que tem valores que variam entre 12,3 e 13,5.

1.2 Mecanismo de corroso

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A corroso das armaduras do concreto um exemplo de corroso eletroqumica, um processo de natureza expansiva que, segundo Mehta e Monteiro (2008), causam tenses de trao no concreto levando fissurao e ao lascamento da camada de cobrimento. Tais fatores provocam a perda de aderncia entre o concreto e a armadura, a diminuio da seo transversal das barras e pode chegar a levar a estrutura ao colapso. Ainda segundo os mesmos autores, o aumento de volume causado pela formao de ferrugem pode chegar a 600% do volume da barra original. O processo eletroqumico se caracteriza pela formao de clulas de concentrao, onde parte da barra se torna andica e outra parte catdica. As reaes que ocorrem entre essas fases podem ser descritas simplificadamente como segue (Neville,1997):

Reaes andicas:

Fe Fe++ + 2e- Fe++ + 2(OH)- Fe(OH)2 (hidrxido ferroso) 4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 4Fe(OH)3 (hidrxido frrico)

Reaes catdicas:

4e- + O2 + 2H2O 4(OH-)

Estas reaes so desencadeadas quando ocorre a despassivao do ao, e na presena de um eletrlito e de oxignio, alm da diferena de potencial. Os ctions ferrosos formados pela dissoluo do metal na fase andica so transferidos para a soluo dos poros, enquanto os eltrons livres migram para a fase catdica, e, na presena de gua (eletrlito), ocorre a formao de ons hidroxila (OH-) . Como existe a continua migrao de ons atravs do eletrlito ocorre formao da ferrugem (produto da corroso) pela combinao entre os ons hidroxila e os ons ferrosos. A figura 1.1 demonstra a pilha eletroqumica, de maneira simplificada, que se forma dentro do concreto no processo de corroso.

Helene (1993) afirma que sempre existir gua suficiente no concreto para que esta sirva de eletrlito no processo de corroso. Afirma ainda que as heterogeneidades de qualquer dos componentes, ou da prpria estrutura que

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envolve as armaduras, so capazes de produzir a diferena de potencial necessria ao desencadeamento da corroso. Desta forma, o autor entende que a ocorrncia da corroso depende da disponibilidade de oxignio e da magnitude da corrente que percorre as barras.

As condies de umidade do concreto tambm determinam a ocorrncia da corroso. Em concretos completamente secos a no existncia do eletrlito impede o processo e, da mesma forma, em concretos totalmente saturados no haver oxignio suficiente. Neville (1997) afirma que a umidade mais favorvel ao desenvolvimento da corroso est entre 70% e 80%.

Figura 1.1 Elementos do mecanismo de corroso (CUNHA e HELENE, 2001)

O processo de corroso pode ser desencadeado por agentes agressivos tais como ons cloreto, sulfetos, dixido de carbono, nitritos, amnio, xidos de enxofre, gs sulfdrico, fuligem, entre outros. Tais agentes so componentes ou absorvidos pelo concreto. Alm de dar inicio ao processo, eles tambm podem acelerar a corroso.

O modelo de vida til das estruturas proposto por Tuutti (1982), que se baseia na ao corrosiva das armaduras dividida em duas fases (Figura 1.2). A primeira fase compreende o acesso dos agentes deletrios atravs da camada de cobrimento at o ao e a posterior despassivao deste. J a segunda fase caracterizada pelo desencadeamento e progresso da corroso, definindo a degradao da estrutura (ANDRADE, 1992)

Para Andrade (1992) o fator que define o perodo de iniciao demonstrado na figura a ao dos ons cloreto e a diminuio do pH no entorno da armadura,

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causado por carbonatao. A agressividade do ambiente em que o concreto est inserido e a facilidade com que estes agentes penetram na camada de concreto iro determinar o tempo que ir durar o perodo de iniciao da corroso.

Os tipos de ataque sero definidos conforme o tipo de agente que penetra no concreto. Se existir a entrada de ons cloreto, a corroso ocorrer em pontos especficos. J a carbonatao ir despassivar a armadura de forma generalizada, degradando a barra em toda a extenso da camada de concreto carbonatada. A seguir sero discutidas cada uma dessas duas formas, dando maior destaque ao dos ons cloreto, objeto deste estudo.

Figura 1.2 Vida til em relao a corroso (TUUTTI, 1982, apud ANDRADE 1992)

1.3 Corroso generalizada Carbonatao

A corroso chamada generalizada, que causada pela carbonatao do concreto de cobrimento, resultado da diminuio do pH da soluo dos poros que envolvem a armadura. O processo de carbonatao ocorre quando o CO2 da atmosfera penetra no concreto e reage, na presena de umidade, com o hidrxido de clcio (CH) da soluo ou outros compostos alcalinos (K-H e Na-H), consumindo o CH e formando carbonato de clcio. As reaes so mostradas de forma simplificada a seguir:

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Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O Estas reaes promovem a distino de duas regies no concreto, chamada

frente de carbonatao, onde a rea atingida sofre uma reduo de pH, enquanto que a rea no carbonatada permanece com pH alto, mantendo a passivao da armadura. Desta forma, quando a frente alcana o entorno das armaduras reduz o pH da soluo dos poros de valores entre 12,3 a 13,5 para cerca de 9, permitindo assim a despassivao das barras.

Esta uma reao lenta e natural no concreto e que, conforme o progresso da frente de carbonatao, diminui com o tempo, pois os produtos das reaes tendem a preencher os poros, dificultando a entrada do CO2. Porm, se a carbonatao atingir as armaduras, estas sofrero corroso generalizada, como se estivessem expostas ao ambiente sem a proteo da camada de cobrimento, com o agravante de estarem confinadas e em contato contnuo com a umidade no concreto (Andrade, 1992).

A velocidade com que a carbonatao se desenvolve no concreto depende da umidade e temperatura do ambiente, concentrao de CO2 no ar e de ons alcalinos disponveis no concreto para as reaes de carbonatao. H outros fatores intrnsecos composio e propriedades do concreto, tais como relao a/c (responsvel pela porosidade e permeabilidade do concreto), presena de microfissuras, tipo de cimento e utilizao de adies minerais, condies de cura, entre outros.

Segundo Helene (1997) a despassivao, e posterior corroso das armaduras, ocorrem predominantemente em ambientes com umidade relativa entre 60% e 98% ou quando o concreto est sujeito a ciclos de molhagem e secagem.

1.4 Corroso por pites ons cloreto

A contaminao por ons cloreto pode se dar na prpria composio do concreto, quando estes esto presentes na gua ou em componentes como agregados e aditivos aceleradores de pega que contenham CaCl2. Ou ainda, podem ser provenientes do ambiente, quando o concreto est em contato com gua do mar, atmosfera marinha em geral, poluentes industriais e produtos agressivos como o cido muritico. Os cloretos so encontrados no concreto em diferentes formas: combinados quimicamente ao C-S-H ou como cloroaluminatos (sal de Friedel),

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adsorvidos fisicamente s paredes dos poros, ou livres na soluo dos poros do concreto. Mesmo que apenas os cloretos livres sejam capazes de despassivar e corroer as armaduras, uma parte dos cloretos combinados pode se tornar disponvel s reaes de corroso em condies favorveis, como a elevao da temperatura ou ocorrncia de carbonatao. Assim, recomendada a determinao do teor de cloretos totais e no apenas o de cloretos livres.

A corroso provocada pela ao dos ons cloreto considerada como a principal causa de deteriorao das estruturas (WEE et al., 2000). Estes ons so especialmente agressivos, pois, diferente do ataque por CO2 ou solues cidas, os cloretos podem danificar as armaduras mesmo em condies de alta alcalinidade da soluo dos poros, visto que tais ons no so consumidos no processo de corroso, permanecem disponveis para novas reaes. Desta forma, a presena de pequenas quantidades do on pode provocar altas taxas de corroso (HELENE, 1986). As reaes que regem a corroso por ons cloretos so demonstradas a seguir de forma simplificada:

Fe3+ + 3Cl- FeCl3 FeCl3 + 3OH- 3Cl- + Fe(OH)3

Como j comentado, o on cloreto participa da reao apenas como catalisador para a formao do xido expansivo, sendo liberado para novas reaes e permitindo o desenvolvimento da corroso.

Segundo Aitcin (2000), a corroso por ao dos ons cloreto tende a gerar microfissuras na camada de cobrimento Isso se d devido s foras expansivas da formao da ferrugem, que expem ainda mais a estrutura entrada deste agente corrosivo, a tal ponto de ocorrerem lascamentos e descolamentos do concreto que recobre as armaduras.

1.5 Delimitao de teores de cloretos

Sabendo-se que os ons cloreto que esto combinados podem apresentar risco de corroso em certas situaes, o teor limite de cloretos aceito por diversas normas e pesquisas tem sido determinado em porcentagem de cloretos totais em

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relao massa de cimento ou do concreto, ou ainda em concentrao na soluo dos poros. Apesar de existirem muitos estudos quanto ao montante necessrio de cloretos para o desencadeamento da corroso, ainda no existe um consenso quanto aos valores. A delimitao segundo ACI 201 mostrada na tabela 1.1. Alguns autores (ANDRADE, 1992; CASCUDO, 1997) consideram um valor mdio comumente aceito como teor limite para a despassivao das armaduras de 0,4% em relao massa de cimento. J Mehta (2003) afirma que concentraes entre 0,6 e 0,9kg/m de cloretos no concreto, ou de 200 a 1200g/l de cloretos na soluo dos poros, so o suficiente para o incio do processo corrosivo.

Uma outra forma de expressar o teor de cloretos analisando a relao Cl-/OH- da soluo dos poros do concreto. Conforme dito por Neville (1997), para uma determinada quantidade de cloretos, quanto maior o teor de ons hidroxila (OH-), maior ser a quantidade de cloretos livres na soluo dos poros. Os valores desta relao para delimitar o teor de cloretos tambm no so consenso entre os diversos autores. Alm disso, a determinao do quociente Cl-/OH- muito difcil, tendo em vista a grande quantidade de parmetros que definem a quantidade de ambos os ons presentes no concreto.

Tabela 1.1 Teores limite de cloretos totais segundo ACI 201.

Limite mximo de cloretos Pas Norma Concreto Armado Concreto Protendido Limite referido a

EUA ACI 201

0,20%

0,08% Cimento 0,30 ambiente normal 0,15% ambiente cloreto 1% ambiente seco

A Figura 1.3 apresenta o teor crtico de ons cloreto e assim o risco de corroso, em relao a alguns dos fatores que regem a penetrao e o alcance de tais ons at as armaduras. Dentre os fatores, destacam-se o tipo e consumo de cimento, a relao a/c (determinante quanto permeabilidade do concreto), a presena de adies minerais, a existncia de carbonatao, a umidade ambiente, etc.

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Figura 1.3 Variao do teor crtico em funo da UR e da qualidade do concreto. (Fonte: FIGUEIREDO, 2005 apud PEDROSO, 2008).

1.6 Propriedades normalizadas para o concreto quanto agressividade do ambiente

As normas da ABNT - NBR 6118/2007 e NBR 12655/2006 estipulam algumas diretrizes quanto ao risco de deteriorao das estruturas de concreto em funo da agressividade do ambiente em que sero inseridas. Estes parmetros so relacionados qualidade do concreto, visando a durabilidade do mesmo para os fins a que foi projetado e delimitando, conforme as condies do ambiente, os valores mnimos de consumo de cimento e relao a/c. Fatores estes que influenciam diretamente nas propriedades do concreto quanto a sua permeabilidade e porosidade. Estas normas classificam os ambientes, para efeito de projeto, em quatro tipos:

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- Tipo I Agressividade fraca: risco de deteriorao insignificante, fazem parte atmosferas de ambiente rural e submerso;

- Tipo II Agressividade moderada: risco de deteriorao pequeno, representado por ambiente urbano;

- Tipo III Agressividade forte: risco de deteriorao grande, atmosfera marinha e ambientes industriais;

- Tipo IV Agressividade muito forte: risco de deteriorao elevado, compreende locais com respingos de mar e ambientes industriais quimicamente agressivos.

Sabendo-se da forte relao entre a resistncia compresso, a relao a/c e a durabilidade do concreto e a partir das classes de agressividade dos ambientes, a qualidade do concreto de cobrimento delimitada em requisitos a serem atendidos, tal como mostra a Tabela 1.2.

Tabela 1.2 Correspondncia entre classe de agressividade e qualidade do concreto (NBR 12655/2006)

Concreto Tipo Classe de agressividade I II III IV

Relao gua/cimento em massa

CA 0,65 0,60 0,55 0,45 CP 0,60 0,55 0,50 0,45

Classe de concreto (NBR 8953)

CA C20 C25 C30 C40 CP C25 C30 C35 C40

Consumo de cimento por metro cbico de concreto

kg/m

CA 260 280 320 360

CP

CA Concreto Armado CP Concreto Protendido

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2 MECANISMOS DE TRANSPORTE

2.1 Introduo

As caractersticas de qualidade do concreto, principalmente o de cobrimento das armaduras, so diretamente ligadas facilidade com que os fluidos ingressaro na estrutura. Desta forma, importante a anlise, em fase de projeto, das caractersticas que este concreto deve possuir, sabendo-se em qual ambiente estar inserido, quais os agentes agressivos esto presentes neste ambiente e qual o comportamento desejvel de tal concreto durante sua vida til planejada.

Para Neville (1997), parte a degradao mecnica, os fluidos esto presentes em todos os processos de deteriorao das estruturas. E ainda segundo o autor, a porosidade no o nico fator determinante da permeabilidade, mas tambm da forma, distribuio, dimenses, tortuosidade e continuidade dos poros.

Os principais fluidos que podem penetrar no concreto so o oxignio, dixido de carbono e gua pura ou contaminada. Todos os trs so responsveis e/ou necessrios ao processo de corroso das armaduras.

O termo permeabilidade comumente utilizado no meio cientfico como sinnimo do movimento global de fluidos para ou atravs do concreto e no apenas para distinguir o escoamento, que caracteriza um dos diferentes processos de transporte de fluidos. (NEVILLE, 1997).

A gua est presente no concreto desde a sua produo, quando adicionada para hidratar o cimento e conceder trabalhabilidade. Esta gua de amassamento, que adicionada e que no ir reagir na formao de produtos de cimento hidratado, migra para o meio externo. Durante esta migrao, o caminho percorrido pela gua formar a rede de poros que caracteriza o concreto como um meio que, apesar de visualmente compacto, se apresenta como material poroso. Desta forma, fica claro que o volume de vazios no concreto depende da quantidade de gua adicionada mistura e do grau de hidratao do concreto (MEHTA e MONTEIRO, 2008).

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na soluo dos poros que ocorrem a maioria das reaes qumicas entre os componentes do cimento e os agentes agressivos. Assim, o conhecimento dos processos de transporte e deteriorao requer o entendimento das caractersticas da rede de poros presente no concreto.

A permeabilidade uma caracterstica fundamental quanto durabilidade do concreto e, apesar de ser modificada com o tempo por processos de lixiviao, por exemplo, tem destaque como mecanismo de transporte de gua, pura ou contaminada, para o interior do concreto.

Durante a produo do concreto, na interface entre o agregado grado e a matriz da pasta de cimento, pode existir um acmulo de gua, o que gera um efeito que depende da forma, dimenso e textura do agregado, tornando a relao a/c maior nesta regio que chamada zona de transio. Devido ao maior volume ocupado pela gua nesta zona, ocorre a formao de cristais relativamente grandes de etringita e hidrxido de clcio que tornam esta regio mais porosa do que a matriz de pasta de cimento. Com o tempo de hidratao, existe a formao de C-S-H que acaba por preencher os espaos deixados pelos cristais maiores, de forma a conceder resistncia e densidade zona de transio. Sabe-se que esta regio a mais fraca dentre as fases do concreto endurecido (matriz da pasta de cimento hidratada, agregados e zona de transio) e a qualidade da zona de transio pode ser controlada a tal ponto e com medidas relativamente simples, que suas propriedades se assemelham s da matriz da pasta. Neville (1997) afirma que, apesar de a porosidade da zona de transio ser maior que a da matriz da pasta, a permeabilidade do concreto funo da pasta de cimento hidratada, que se constitui na nica fase contnua presente no concreto.

Para Neville (1997), a diferena entre as propriedades mecnicas dos agregados e da pasta de cimento, as variaes de temperatura e a retrao so os principais fatores responsveis pelo aparecimento de fissuras na zona de transio.

Quando o concreto empregado em um ambiente com risco de ataque por agentes qumicos, a nica forma de diminuir a velocidade de ingresso de tais agentes a reduo da porosidade e da permeabilidade do concreto (AITCIN, 2000).

O termo porosidade normalmente empregado para distinguir o volume total de concreto que ocupado pelos poros. Este valor no o fator nico que determina a permeabilidade, pois esta no depende somente do volume, mas tambm da distribuio, dimenses e conectividade dos poros, alm das condies de umidade

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do concreto. Dessa maneira possvel que dois concretos com mesma porosidade tenham caractersticas de permeabilidade distintas.

Os mecanismos de transporte so influenciados tanto pelas condies ambientais, quanto pelas condies de produo do concreto que condicionam a porosidade do concreto. Na Figura 2.1 so apresentados os mecanismos de transporte de massa no concreto (CEB apud ISAIA, 1995).

Figura 2.1 Processos de transporte de massa no concreto (ISAIA, 1995)

Mehta (1986) afirma que a permeabilidade, a resistncia e as variaes de volume de uma pasta de cimento hidratado muito mais controlada pela distribuio do tamanho dos poros do que pela porosidade total.

O incremento das propriedades de resistncia e durabilidade do concreto conseguido, em primeira instncia, reduzindo a quantidade de gua adicionada mistura (relao a/c) e no decorrer do grau de hidratao (SERRA, 1997 apud

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COSTA,2001). Quando das primeiras tentativas, na inteno de diminuir a gua incorporada ao concreto, existia uma grande perda de trabalhabilidade e consumo excessivo de cimento. No entanto, com a utilizao de aditivos qumicos, como plastificantes e redutores de gua, a trabalhabilidade do concreto est garantida sem que, para isso, ocorra uma perda de resistncia e durabilidade. Estando os cloretos entre os agentes mais agressivos s estruturas de concreto armado, o conhecimento dos mecanismos de movimentao destes para o interior do concreto de extrema importncia. Quando em forma cristalina, o cloreto no apresenta risco, pois os cristais tm dimenses maiores que os poros do concreto. Entretanto, estes cristais podem ficar depositados sobre a superfcie da estrutura at que sejam dissolvidos pela gua e por, um diferencial de presso causado pela ao da gravidade, do vento ou da chuva, a gua contaminada empurrada para o interior do concreto.

A gua, que possui molculas muito pequenas, penetra facilmente na rede de poros. Devido a sua alta temperatura de evaporao, a gua permanece dentro dos poros no estado lquido por longos perodos. Alm disso, ela tem alta capacidade de dissociar substncias ionizveis e de dissolver sais, cidos e bases inorgnicas, mostrando-se, assim, como um dos, seno o mais importante, agente de deteriorao das estruturas. (MEHTA e MONTEIRO, 2008).

Os cloretos podem penetrar no concreto por absoro capilar de lquidos, por difuso, caracterizada por um gradiente de concentrao, por permeabilidade, onde existe um gradiente de presso, ou ainda por migrao causada pela ao de um campo eltrico.

2.2 Permeabilidade

A permeabilidade a facilidade de escoamento de um fluido atravs de um material (MEHTA e MONTEIRO, 2008) e impulsionada por um gradiente de presso hidrulica. Desta maneira, esta uma propriedade dos materiais saturados. O ingresso de cloretos, quando dissolvidos na gua, pode se dar por este processo. Sendo a permeabilidade diretamente relacionada estrutura de poros, os fatores que determinam a compacidade e qualidade do concreto influenciam nesta duas

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propriedades. Segundo Helene (1993), existe uma faixa de dimenses dos poros que facilitam a permeabilidade, entre 0,1m e 1000m.

A medio usualmente representada por um coeficiente de permeabilidade que, segundo Kropp et al. (1995 apud MEDEIROS, 2008), uma propriedade do material, independente das caractersticas do lquido.

Em estruturas submersas em gua marinha a permeabilidade o mecanismo de transporte de cloretos predominante.

2.3 Absoro capilar

Este mecanismo de transporte de lquidos se d atravs dos poros capilares devido tenso superficial do lquido. A entrada depende de caractersticas do lquido, como viscosidade, densidade e tenso superficial. Tambm depende de fatores relacionados ao concreto quanto estrutura da rede de poros e s condies de umidade. Segundo Helene (1993), a absoro no acontece em concretos saturados e para que ocorra necessrio que os poros estejam total ou parcialmente secos.

A entrada de ons cloreto pelo mecanismo de absoro capilar acontece quando estes esto dissolvidos em gua. Conforme afirma Santos (2000) bastante comum quando o concreto exposto a ciclos de molhagem e secagem, condio esta mais prxima realidade das estruturas expostas ao ambiente externo.

Enquanto a permeabilidade trata de fluxo do liquido em um material saturado sob presso, a absoro caracteriza o fluxo em materiais secos, mecanismo este mais prximo realidade das estruturas (CAMARINI, 1999 apud MISSAU, 2004). Para Cascudo (1997), a absoro depende da interconexo e principalmente do dimetro dos poros. O autor afirma que, quanto menor for o dimetro, maior ser a fora de suco capilar. Helene (1993) afirma que os fatores que controlam o dimetro dos poros do concreto so a relao a/c, grau de hidratao e a composio do cimento (modificada com o uso de adies minerais).

Uma das formas de controle da absoro capilar o uso de aditivo incorporador de ar. Este permite a formao de pequenas bolhas de ar no interior do concreto que tm a funo de interromper a rede de poros diminuindo assim a

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capilaridade do conjunto. Dias (2000, apud SPERB, 2003) afirma que a ocorrncia da carbonatao provoca um decrscimo considervel na capacidade de absoro do concreto.

Mesmo que a absoro no seja usada como uma forma de medir a qualidade do concreto, afirma-se que, dentre os concretos de boa qualidade, a absoro sempre esteja abaixo de 10% em massa (NEVILLE, 1997).

2.4 Difuso

A difuso definida por Tang (1999) como o movimento de massa de uma rea de alta concentrao para uma rea de baixa concentrao, causado por gradiente de concentrao ou diferena de potencial qumico.

A penetrao de cloretos por difuso se d na rede de poros preenchidos com gua. No necessria a movimentao da gua para este processo, mas sim um gradiente de concentrao de ons entre o interior e a superfcie do concreto.

O coeficiente de difuso no estado estacionrio pode ser medido atravs da 1 lei de Fick, mostrada na equao 2.1.

(2.1)

A equao representa o fluxo em funo do gradiente de concentrao, na direo x, onde D o coeficiente de difuso em m/s e o sinal negativo demonstra que o fluxo se d da concentrao mais alta para a mais baixa.

No estado estacionrio pode-se afirmar que o perfil de concentrao linear, como mostrado na Figura 2.2.

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Figura 2.2 Perfil de concentraes para o estado estacionrio

No entanto, nas estruturas reais existem variaes tanto do gradiente de concentrao quanto do fluxo com o tempo, caracterizando o processo de difuso no estado no estacionrio. Assim, a segunda lei de Fick (equao 2.2) passa a governar este mecanismo e o perfil de concentrao passa a ser no linear (Figura 2.3). Existem casos em que a difuso uma propriedade independente da composio do material em que ocorre. Nestes casos, que devem ser delimitados para cada situao, pode-se considerar a reduo da equao 2.2 para a forma apresentada na equao 2.3.

(2.2)

Figura 2.3 Perfil de concentraes no estado no estacionrio para trs tempos diversos

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(2.3)

Zhang e Gjorv (1996) afirmam que tanto a composio da soluo salina quanto as caractersticas do concreto influenciam o processo de difuso. Dentre estes fatores, destacam-se o volume e a dimenso dos poros, a interao inica, a menor velocidade de deslocamento dos ctions em relao aos nions e a camada eltrica formada na parede dos poros.

Na maioria dos testes, o coeficiente de difuso no constante. Para Zhang e Gjorv (1996) a interao inica diminui a impulso dos ons cloreto e esta tanto menor quanto maior a concentrao do eletrlito, mesmo para baixas concentraes. Desta forma os resultados de coeficiente de difuso aparente se afastam das leis de Fick.

Os ctions da soluo salina, aos quais exposto o concreto, tm sua velocidade e mobilidade menores que os nions e, como a medida de difuso de um on resume a movimentao de ambos, a mobilidade menor do ction delimita a velocidade de difuso da substncia (ZHANG e GJORV, 1996). Se a soluo externa for de cloreto de clcio, a difusividade dos cloretos ser de duas a trs vezes superior a de uma outra soluo de cloreto de sdio uma vez que os ons sdio exercem uma fora de reteno maior. (GJORV e VENNESLANd, apud ZHANG e GJORV, 1996).

Existe tambm o efeito da dupla camada eltrica que se forma na parede dos poros do concreto, onde os ons ficam adsorvidos e imveis. A movimentao de ons e fluidos se d somente a certa distncia desta camada, e desta forma a velocidade de fluxo e a difuso so afetadas por tal fator. A dupla camada tambm se apresenta como uma barreira de repulso, de forma que as foras de impulso de cloretos devem superar as de repulso, para que exista movimentao de ons para o interior do concreto (ZHANG e GJORV, 1996).

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2.5 Migrao

A migrao caracterizada pela movimentao de substncias com carga eltrica, provocada pela aplicao de uma diferena de potencial eltrico. Segundo Hisada et. al (1999), o mecanismo de migrao se tornou de importante conhecimento devido a aplicao de tcnicas de dessalinizao e re-alcalinizao, que passaram a ser aplicadas em estruturas danificadas, permitindo a exposio do concreto a um campo eltrico. Porm, afirmam os autores que existem ainda poucas informaes sobre o mecanismo de migrao de ons atravs do concreto. Tal fenmeno tambm pode ocorrer em bases suporte de veculos eltricos.

Segundo Regatieri (1999, apud Missau, 2004) a migrao de ons cloreto impulcionada pelo campo eltrico formado a partir da pilha de corroso eletroqumica. A presena desses ons no concreto reduze a resistividade eltrica e aumenta a condutividade do eletrlito, favorecendo o aumento da corroso.

O mecanismo de migrao inica dos cloretos, um processo eletroltico, governado pela condutividade da soluo dos poros, o que depende da concentrao dos diversos ons presentes nesta soluo. Os ons mais atuantes no processo condutivo so Na+, K+, Ca2+ e OH-. A condutividade dos ons Na+ e K+ menor q a condutividade dos ons cloreto, e a participao do on Ca2+ bastante reduzida, visto que a concentrao deste na soluo dos poros muito pequena. Porm a condutividade do on OH- bastante alta quando comparada aos outros ons. Assim, como afirma Prince & Gagn (2001, apud Dal Ri, 2002) a taxa de concentrao de OH- define a condutividade e o pH da soluo dos poros, de forma que o aumento da concentrao de OH- aumenta a intensidade da corrente eltrica.

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3 SISTEMAS DE PROTEO SUPERFICIAL

3.1 Formadores de pelcula

Nesta categoria, enquadram-se as tintas e vernizes. As tintas so formadas por: resina, que a parte lquida da tinta que se solidifica para formar uma pelcula; solvente, responsvel pela viscosidade necessria aplicao; pigmento, que d a cor, brilho e cobertura e tambm auxilia na resistncia da pelcula e aditivos, que desempenham diversas funes, dentre elas o auxlio na secagem da tinta e a resistncia a fungos.

Os vernizes so semelhantes s tintas em sua composio, com a diferena de que no possuem pigmento e, por este motivo, a sua durabilidade inferior a das tintas.

Os produtos que apresentam maior resistncia qumica e mecnica e ainda a maior aderncia ao concreto so os constitudos de base epxi. Porm, tais produtos no possuem boa resistncia radiao UV e por isso so aplicados em ambientes internos ou de agressividade industrial (Helene, 2000).

Segundo Helene (2000), as principais caractersticas do sistema formador de pelcula so os seguintes:

- Reduo da permeabilidade e difusividade a sais solveis; - Reduo da lixiviao; - Reduo da carbonatao; - Reduo do aparecimento de mofo ou alastramento de fungos e bactrias; - Manuteno da umidade do concreto no permitindo a secagem; - Modifio da aparncia da superfcie do concreto conferindo cor e brilho; - Exigncia de uma superfcie uniforme e homognea, no apresentando boa aderncia em superfcies rugosas, com desmoldante ou de baixa permeabilidade.

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Na Figura 3.1 um esquema do sistema formador de pelcula.

Figura 3.1 Tratamento formador de pelcula (MEDEIROS, 2008)

3.2 Hidrfobos

Os revestimentos hidrfobos ou hidrorepelentes tm sua composio base de silicone. Aplicados na superfcie do concreto, estes produtos podem alcanar uma profundidade de at 10 mm, dependendo do tipo de substrato. Atuam revestindo a superfcie dos poros transformando a capilaridade dos poros da superfcie de positiva para negativa, ou seja, tais poros passam a repelir os lquidos.

Ao contrrio dos formadores de pelcula, os agentes hidrofugantes no tamponam os poros (Figura 3.2), permitindo que haja troca de vapor dgua entre o concreto e o ambiente. Todavia, este tratamento se mostra menos eficaz que os formadores de pelcula como barreira entrada de agentes agressivos.

O principal objetivo da aplicao de impregnaes hidrfugas o de dificultar ou impedir a absoro de gua pelo concreto. Estes so os produtos que menos interferem nas caractersticas visuais da superfcie da estrutura. Um exemplo da aplicao deste tipo de sistema de proteo no prdio do Masp em So Paulo, onde a estrutura em concreto aparente recebeu o tratamento de hidrofugantes para manter as caractersticas originais do projeto arquitetnico (LIMA, 1994).

Poros superficiais

Formador de pelcula

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Figura 3.2 Tratamento hidrfobo (MEDEIROS, 2008)

Algumas caractersticas dos hidrofugantes, segundo Helene (2000): - Reduo da capacidade de absoro de gua; - Reduo da permeabilidade; - Permisso da secagem do concreto, atravs da troca de vapor de gua com o ambiente;

- No interfere na aparncia da superfcie do concreto; - Boa capacidade de penetrao nos poros capilares do concreto; - Pode ser aplicado em superfcies rugosas; - Reduz a lixiviao; - No impede a carbonatao; - No impede a permeabilidade a fluidos sob presso.

3.3 Bloqueadores de poros

So produtos base de silicato de sdio que penetram nos poros do concreto e reagem com o hidrxido de clcio formando C-S-H. O silicato de sdio utilizado na indstria do cimento como ativador na presena de escria. Existem poucas publicaes sobre o silicato de sdio, como tratamento superficial, mas apesar disso muitos produtos deste tipo tem sido indicados e comercializados.

Poros superficiais

Tratamento hidrorepelente

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Na equao 3.1 (THOMPSON et al., 1997) so mostradas as reaes que ocorrem quando existe a penetrao de silicato de sdio nos poros do concreto:

Na2SiO3 + yH2O + xCa(OH)2 xCaO . SiO2 . yH2O + 2NaOH (3.1)

Estas reaes criam uma camada menos porosa na superfcie do concreto, porm, quando este se encontra carbonatado as reaes no ocorrem, pois a portlandita j reagiu com o CO2 para a formao do carbonato de clcio. Desta forma, nas estruturas carbonatadas necessrio que, antes da aplicao de um obturador de poros, seja feita na superfcie uma impregnao com hidrxido de clcio. Tal procedimento no foi necessrio durante a presente pesquisa, visto que o produto obturador de poros foi aplicado sobre concreto com 28 dias de moldagem, e assim, no apresentando carbonatao.

O produto obturador de poros se torna parte integrante da massa de concreto para criar novas formaes cristalinas (Figura 3.3). Por meio de difuso, os produtos qumicos reativos do produto, atravs da gua presente nos poros, penetram no concreto. Este processo catalisa reaes entre a gua e os subprodutos da hidratao do cimento (hidrxido de clcio, sais minerais, xidos minerais e partculas de cimento no hidratadas e sub-hidratadas). O resultado uma formao cristalina no solvel que sela os poros e capilares do concreto. Assim, os poros tendem a se tornar descontnuos e menos vulnerveis penetrao de gua e outros lquidos. Por ser cataltico, o processo pode se reativar sempre que houver a presena de gua.

Analogamente aos efeitos da reao pozolnica, o catalisador obturador de poros acelera a reao de cristalizao de novos produtos atravs de reaes qumicas entre os constituintes da pasta do cimento e o agregado, formando silicatos de clcio e magnsio hidratado (agregados silicosos), ou carboaluminatos hidratados (calcrio e cristais de fluoreto de clcio).

Alm da proteo fsica, tal tratamento pode oferecer uma realcalinizao do ambiente em que se encontram as armaduras. As reaes do produto a base de silicatos promove uma alcalinidade com pH variando entre 10,5 e 13, que similar

39

ao ambiente proporcionado pelo concreto. Dessa maneira, contribui para a estabilidade da camada passivadora das armaduras.

Figura 3.3 tratamento obturador de poros (MEDEIROS, 2008).

O fabricante do produto obturador de poros destaca algumas diferenas entre este e um tratamento formador de pelcula:

1. Criao de uma estrutura cristalina profunda nos poros e capilaridades do concreto, tornando-se parte integrante do mesmo e prevenindo a penetrao de gua e produtos qumicos agressivos.

2. No depende de adeso e por isso resistente presses de gua. 3. Sela fissuras at 0,4 mm. 4. No est sujeito a problemas de deteriorao como as membranas. 5. Por ser um processo cataltico, o produto ir reagir sempre que houver a

presena de gua.

Ainda segundo o fabricante, algumas vantagens na aplicao do produto a base de silicatos:

1. Pode ser aplicado em qualquer lado da superfcie no lado negativo ou positivo (lado da gua);

2. No necessita de uma superfcie seca para aplicao; 3. Pode ser aplicado em clima mido;

Poros superficiais preenchidos pelo bloqueador de poros

40

4. No necessita de "priming" ou regularizao da superfcie antes da aplicao;

5. Permite a respirao do concreto (movimentao de vapor de gua); 6. Possui versatilidade, adaptando-se as condies de cada projeto. 7. No provoca espessura adicional superfcie; 8. Eventual defeito na aplicao do produto rapidamente localizado e

corrigido.

Um exemplo da aplicao de tal produto encontrado no estdio do Pacaembu em So Paulo (Figura 3.4), onde as arquibancadas foram impermeabilizadas com duas camadas do obturador de poros, de forma anloga aplicao estudada nesta pesquisa.

Figura 3.4 Aplicao do tratamento obturador de poros aplicado nas arquibancadas do estdio do Pacaembu (Site do fabricante, 12/07/2010)

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3.4 Argamassas polimricas

A argamassa polimrica produto da associao de um composto inorgnico cimento, e um composto orgnico, ltex polmero, e tem uma estrutura que consiste no gel do cimento e as microfibras do polmero. Assim, as propriedades do cimento associado ao polmero so notadamente incrementadas, quando comparadas com as caractersticas da argamassa convencional composta de cimento, cal e areia. A argamassa polimrica utilizada neste estudo possui um agente adesivo incorporado para o reparo de reas danificadas, o que garante a aderncia deste produto ao concreto do substrato, sem a necessidade da aplicao de uma camada de fixao entre as duas fases. A alcalinidade da argamassa em combinao com a sua resistncia carbonatao faz com que no seja necessria a aplicao de um protetor contra corroso sobre a camada aplicada.

O fabricante ressalta algumas caractersticas e vantagens da escolha deste tipo de produto para a proteo da estrutura:

No requer ponte de aderncia e protetor contra corroso; Modificada com polmeros; Reforada com fibras; Monocomponente, entregue em forma de p que misturado com gua; Pode ser aplicada manualmente ou projetada; Boa resistncia carbonatao; Boas propriedades adesivas; Estvel; para aplicao em paredes e tetos.

A seguir apresentada na Figura 3.5 um esquema da aplicao da argamassa em um caso de reparo de uma estrutura.

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Figura 3.5 Figura esquemtica de reparo utilizando argamassa polimrica (Site do fabricante 12/07/2010)

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4 INVESTIGAO EXPERIMENTAL

4.1 Introduo

A presente dissertao tem por objetivo avaliar a eficincia de trs diferentes sistemas de proteo frente ao de ons cloreto. Para tanto, foi realizado o ensaio acelerado de penetrao de cloretos, normalizado pela ASTM C1202/05, que relaciona a carga passante pela amostra com a penetrao de ons cloreto; e tambm foi realizado o ensaio de penetrao de cloretos por imerso (EPCI), no qual as amostras permaneceram, por diferentes perodos, submersas em soluo salina para posterior anlise da profundidade de penetrao. As misturas dos concretos de substrato foram feitas com trs tipos de cimento: CP IV - 32, CPII-F - 32 e CP V-ARI ; para trs nveis de resistncia compresso (fck) 15,0 MPa; 20,0 MPa e 25,0 MPa, correspondendo a uma resistncia de dosagem aos 28 dias de 21,6 MPa, 26,6 MPa e 31,6 MPa. Cada um dos nove traos mencionados foram produzidos quatro vezes, sendo que trs receberam algum sistema de tratamento superficial e um foi utilizado como base de referncia para comparao dos resultados de eficincia dos produtos estudados. A escolha de um fck de 15 MPa, inferior ao mnimo especificado pela NBR 12655, deve-se ao fato de no passado muitas estruturas terem sido construdas com esse nvel de resistncia e os produtos estudados no presente estudo tem sido indicados para a proteo e reparo de tais estruturas. Assim, com o objetivo de avaliar a eficincia do produto aplicado sobre um substrato de baixa resistncia, optou-se por reproduzir uma resistncia de 15 MPa. Os sistemas de proteo consistem em um do tipo obturador de poros, aplicado em uma e duas camadas, resultando em dois dos tratamentos estudados. E ainda a aplicao de uma argamassa polimrica, aplicada com espessura de aproximadamente 4 mm.

4.2 Caracterizao dos materiais

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4.2.1 Cimento

Os cimentos selecionados para a presente pesquisa foram dos tipos CPIV - 32, CPIIF - 32 e CPV-ARI. As caractersticas fsicas e mecnicas so apresentadas na Tabela 4.1 e a composio qumica na Tabela 4.2. Para cada um destes foram realizados os ensaios de acordo com as seguintes normas:

- NBR NM 23/01 Cimento Portland Determinao da massa especfica; - NBR 11579/91 Cimento Portland Determinao da finura por meio da

peneira 75 micrmetros (nmero 200) - NBR NM 76/98 Cimento Portland Determinao da finura pelo mtodo

de permeabilidade ao ar (Mtodo Blaine). - Anlise qumica - NBR NM 10/04, 11-1/04, 11-2/04, 12/04, 13/04, 14/04,

15/04, 16/04, 17/04, 18/04, 19/04, 21/04. - NBR NM 65/03 - Cimento Portland - determinao do tempo de pega.

4.2.2 Agregados

O agregado mido utilizado foi de origem quartzosa e proveniente da cidade de Santa Maria, RS. Este foi previamente lavado e seco em estufa a uma temperatura aproximada de 105 C, peneirado na peneira #6,3 mm, e estocado em cubas de alvenaria antes dos ensaios e moldagens.

Tabela 4.1 Caracterizao fsica e mecnica dos cimentos

Resistncia compresso CPIV CPII-F CPV-ARI 1 dia (MPa) - - 14,34 3 dias (MPa) 19,53 16,09 30,36 7 dias (MPa) 26,14 26,22 35,99 28 dias (MPa) 35,72 35,81 42,0 Massa especfica (g/cm) 2,73 2,99 2,92 Finura # 0,075mm (%) 0,2 3,7 0,44

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O agregado grado foi pedra britada de origem de rocha diabsica, procedente do municpio de Itaara, RS. A brita tambm foi lavada, seca e peneirada utilizando-se a frao passante na peneira #19mm e retida na peneira #6,3mm, sendo aps estocada em cubas semelhantes s de areia.

Os ensaios foram realizados conforme estabelecem as seguintes normalizaes:

- NBR NM 52/03 Agregado mido Determinao da massa especfica e massa especfica aparente;

- NBR NM 53/03 Agregado grado Determinao da massa especfica, massa especfica aparente e absoro de gua;

- NBR NM 248/03 Agregados Determinao da composio granulomtrica;

- NM 45:2002 Determinao da massa unitria e dos espaos vazios. As caractersticas fsicas dos agregados so apresentadas na tabela 4.3 e as distribuies granulomtricas da areia e brita nas Figuras 4.1 e 4.2, respectivamente.

Tabela 4.2 - Anlise qumica dos cimentos utilizados

Composio Qumica Teor (% em massa) CP II-F CP IV CP V ARI - RS xido de clcio CaO 60,73 35,27 51,57

Dixido de silcio SiO2 18,17 34,58 23,54 xido de alumnio Al2O3 4,45 10,26 6,20

xido de ferro Fe2O3 2,71 3,90 3,60 Anidro sulfrico SO3 3,12 1,57 2,67

xido de magnsio

MgO 2,81 4,41 6,81 xido de potssio K2O 0,74 1,67 1,55 xido de titnio TiO2 0,22 0,45 0,30 xido de sdio Na2O 0,12 0,15 0,09

xido de estrncio SrO 0,25 0,06 0,06 Anidro fosfrico P2O5 0,13 0,07 0,10 Perda ao fogo PF 6,17 5,76 2,67

Total - 99,71 98,33 99,31

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Tabela 4.3 Caractersticas fsicas dos agregados

COMPOSIO GRANULOMTRICA Porcentagem retida acumulada

Abertura das peneiras (mm) BRITA AREIA 19,0 1 12,5 53 9,5 83 6,3 99

4,75 100 1 2,36 3 1,18 7 0,6 18 0,3 69

0,15 94 Mdulo de Finura 6,84 1,92

Dimenso mxima caracterstica (mm) 19 2,36 Massa especfica (g/cm) 2,49 2,62

Massa unitria solta (g/cm) 1,36 1,58 Absoro de gua (%) 2,85 -

0,150,30 0,60 1,18 2,36

4,75 6,300%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

Abertura da peneira (mm)

% R

etid

a a

cu

mu

lada

Materialensaiado

ZonaUtilizavelinferior

ZonaUtilizavelsuperior

ZonaOtimainferior

ZonaOtimasuperior

Figura 4.1 Distribuio granulomtrica da areia

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2,36 4,75 6,3 9,5 12,5 19 2531,5 37,5 50 64 75

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

Abertura da peneira (mm)

% Re

tida

acu

mu

lada

Materialensaiadobrita 0

brita 1

brita 2

brita 3

brita 4

Figura 4.2 - Distribuio granulomtrica da brita

4.3 Mtodos de dosagem, moldagem e cura

Inicialmente foi realizado um estudo de dosagem para cada um dos trs tipos de cimento utilizado, adotando-se a metodologia proposta por Helene & Terzian (1992), para uma consistncia do concreto, medida pelo abatimento do tronco de cone, de 8010mm. A partir das curvas de Abrams obtidas para cada tipo de cimento, foi calculada a relao gua/cimento para obteno de trs nveis de resistncia compresso aos 28 dias: 21,6, 26,6 e 31,6 MPa (valores correspondentes a resistncia caracterstica, fck aos 28 dias, de 15, 20 e 25 MPa, respectivamente, considerando um desvio padro de dosagem de 4,0 MPa). Assim, para os concretos executados com o cimento CP IV foram utilizadas as relaes a/c 0,46, 0,51 e 0,58. Para os concretos executados com o cimento CP II F foram utilizadas as relaes a/c 0,48, 0,54 e 0,61 e para os concretos executados com cimento CP V as relaes a/c 0,63, 0,69 e 0,76. Os resultados de resistncia compresso, coeficientes de Abrams, e obteno das novas relaes a/c se encontram no anexo 1. A relao a/c de 0,76 adotada para o cimento CPV-ARI para o menos nvel de resistncia (15MPa), mesmo estando fora dos padres exigidos

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pela norma NBR 12655/2006, foi estudada como j mencionado, para reproduzir um comportamento de estruturas reais. A Tabela 4.4 apresenta os traos unitrios correspondentes a cada mistura.

Tabela 4.4 Traos unitrios de cada mistura

Cimento a/c Trao unitrio m

CPIV 0,46 1:1,475:2,475 3,95 50% 0,51 1:1,875:2,875 4,75 50% 0,58 1:2,25:3,25 5,5 50%

CPII-F 0,48 1:1,898:2,737 4,635 51% 0,54 1:2,221:3,062 5,283 51% 0,61 1:2,592:3,429 6,021 51%

CPV ARI 0,63 1:2,60:3,60 6,2 50% 0,69 1:2,90:3,90 6,8 50% 0,76 1:3,121:4,121 7,242 50%

O estudo de dosagem dos trs tipos de cimento, em trs nveis de resistncia, resultou em 9 traos de concreto de substrato e a moldagem foi reproduzida por quatro vezes tendo em vista a posterior aplicao dos produtos de proteo. Assim, aps o tratamento, foi considerada a anlise de 36 diferentes misturas. A moldagem se deu conforme a NBR 5738/2003, sendo moldados, para cada um dos 36 traos, um corpo de prova de dimenses 10x20cm para a realizao do ensaio acelerado de penetrao de cloretos ASTM C1202 e trs corpos de prova prismticos de 10x40cm para o ensaio de penetrao de cloretos por imerso. Devido ausncia de climatizao nos espaos de moldagem, a temperatura da mistura durante o processo foi controlada com a utilizao da equao 4.1 proposta por Mehta e Monteiro (2008) com a qual possvel corrigir a temperatura final do concreto fresco com base na temperatura e pesos dos materiais constituintes. Desta forma, a temperatura da gua foi controlada objetivando uma temperatura do concreto, durante a moldagem, de 20 2C.

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(4.1)

Onde: T = Temperatura da massa de concreto (F) Tm = Temperatura dos agregados (F) Tc = Temperatura do aglomerante (F) Ta = Temperatura da gua (F) Mm = Massa dos agregados (Kg) Mc = Massa do aglomerante (Kg) Ma = Massa de gua (Kg)

Aps a mistura, os moldes foram preenchidos em 2 camadas sucessivas de concreto e adensadas em mesa vibratria. Estes permaneceram no molde por 24h. Aps esse perodo, foram desmoldados e colocados em cmara climatizada, com temperatura de 232C e umidade relativa de 95% durante 7 dias. Completado este perodo, as amostras foram armazenadas em ambiente de laboratrio at a idade de 28 dias aps a moldagem, quando foram aplicados os tratamentos superficiais.

4.4 Produtos de proteo processos de aplicao e cura

Foram estudados 3 tipos de tratamento superficial. O primeiro consiste em um obturador de poros aplicado em uma nica camada e o segundo, do mesmo tipo, em duas camadas. Estes dois tratamentos foram chamados XC e XCM, respectivamente. O terceiro tratamento consistiu em uma argamassa polimrica aplicada com espessura de aproximadamente 4mm, sendo chamado Z4. A quarta reproduo dos concretos de substrato no recebeu nenhum tipo de proteo, servindo de referncia para a anlise dos resultados, esta foi ento nomeada REF. Os corpos de prova de 10x20cm destinadas ao ensaio acelerado foram serradas em fatias com as dimenses especificadas pela ASTM C1202 para

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receberem os produtos de proteo. Os corpos de prova prismticos (10x10x40), por sua vez, receberam o tratamento antes e foram serrados apenas no perodo prximo ao condicionamento para o ensaio de imerso, procedimento este adotado para todos os tratamentos. A aplicao foi realizada no 28 dia contado a partir da moldagem. Conforme recomendao do fabricante, antes da aplicao o corpo de prova teve a superfcie escarificada para remoo da pasta de cimento e limpa. As amostras preparadas para os tratamentos XC e XCM, ao completaram 26 dias a partir da moldagem foram submersos em gua para garantir sua saturao. O concreto que recebeu o tratamento Z4 foi tambm escarificado e limpo e pouco antes da aplicao teve sua superfcie umedecida com spray de gua. A primeira camada dos tratamentos XC e XCM foram feitas da mesma forma, com o mesmo produto. Os procedimentos de aplicao e cura so descritos a seguir:

- Tratamento XC: o produto entregue em p de colorao cinza que foi misturado com gua numa proporo de 5:2 (p:gua) em massa e aplicado com pincel de 63mm de forma semelhante a uma pintura. Aps a cura inicial procedeu-se a aplicao de spray de gua 3 vezes ao dia, durante 2 dias consecutivos. Cumprida a cura recomendada, os corpos de prova ficaram sobre estrados de madeira estocados ao ar dentro do laboratrio at a idade de pr-condicionamento para os ensaios.

- Tratamento XCM: a primeira fase da aplicao foi igual a do primeiro tratamento exceto pela cura, pois a primeira camada recebeu spray de gua 3 vezes ao dia por 36h, quando da aplicao da segunda camada. Esta segunda demo foi feita com um produto semelhante ao primeiro, porm modificado. A proporo da mistura p:gua foi tambm de 5:2 e aplicao com pincel de 63 mm. A cura se seguiu por 2 dias com spray de gua e ento sobre estrados de madeira estocados ao ar dentro do laboratrio semelhante ao primeiro tratamento.

- Tratamento Z4: trata-se de uma argamassa polimrica, entregue em p e misturada com gua na proporo de 100 partes de p para 15 partes de gua em massa. A mistura foi feita em misturador mecnico em baixa rotao durante 5 min. Resultou em uma argamassa que foi aplicada com 4 mm de espessura sobre uma das faces do corpo de prova com o auxlio de esptula metlica. Aps a aplicao, os corpos de prova ficaram por

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aproximadamente 12h ao ar e depois em cmara climatizada com 23 2C e UR de 95% por 7 dias. Ato contnuo, foram armazenados em ambiente de laboratrio at a idade de condicionamento para os ensaios.

Aps aplicao dos produtos todas as amostras, incluindo as REF, ficaram ao ar, dentro do laboratrio, sob condies de temperatura e umidade em ambiente coberto.

Os corpos de prova prismticos, destinados ao ensaio de penetrao de cloretos por imerso (EPCI), foram cortados em serra circular diamantada em dimenses de 10x10x5,2 cm quando completaram 88 dias de moldagem e foram ainda lavados e secos. No 89 dia receberam 2 camadas sucessivas de verniz poliuretnico em 5 de suas faces, deixando livre para o contato com a soluo salina apenas a face tratada. No 90 dia foi aplicada uma terceira camada de verniz que ficou secando at o 91dia aps a moldagem, quando os corpos de prova foram submersos em um tanque contendo soluo de NaCl.

4.5 Ensaios realizados

4.5.1 Ensaio de penetrao a cloretos por imerso (EPCI)

Para cada mistura, os 3 corpos de prova prismticos de 10x10x40cm foram cortados resultando, cada um, em 7 fatias de 10x10x5,2cm. Essas fatias foram distribudas de forma que, para cada idade de imerso, fossem analisadas no mnimo 3 amostras (cada uma de um dos prismas de origem). Aps a aplicao das 3 camadas de verniz e a secagem deste material, as amostras foram imersas em soluo salina com concentrao semelhante da gua do mar - 19,380 ppm Cl-. O nmero de corpos de prova por idade foi distribudo da seguinte forma:

Perodo de imerso 7 dias 14 dias 28 dias 56 dias 91 dias

N de cps 4 3 4 3 4

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Nos prazos de submerso (7, 14, 28, 56, 91 e 182 dias) retiravam-se do tanque as amostras, que eram rompidas e submetidas asperso de soluo de nitrato de prata (0,10N em gua deionizada). De acordo com a variao de colorao, determinaram-se as profundidades mdias de penetrao de cloretos. A aplicao de nitrato de prata resulta na precipitao de uma colorao esbranquiada nos locais onde existem cloretos livres com concentrao superior a 0,15%. No restante do corpo de prova, onde no h cloretos, a colorao se torna marrom. A anlise foi feita atravs de fotografias digitais que foram tratadas com o auxlio do programa AutoCad2006 de forma a serem feitas leituras de profundidade de penetrao espaadas de 1mm. Logo, os dados sofreram tratamento estatstico de maneira que o coeficiente de variao foi estipulado em 10%.

Com a profundidade mdia estabelecida para cada prazo de submerso, os valores separados por tipo de mistura foram analisados em funo de regresses, resultando equaes do tipo 4.2 e delas retirado o coeficiente de penetrao k.

X = a + k (t)1/2 (4.2)

Onde: X profundidade de penetrao (mm); k coeficiente de penetrao;

t tempo (semanas)

O ensaio recomendado pela ASTM C1202 uma das formas utilizadas para avaliar a resistncia de concreto penetrao de cloretos. Atravs da manuteno de uma diferena de potencial de 60 V dc, os ons cloreto so induzidos a atravessar uma fatia de concreto. O mecanismo preponderante de penetrao a migrao inica, porque a elevada tenso permite desprezar as foras de difuso (Hisada et al.,1999) e, estando o concreto saturado, a absoro inexiste. Apesar das crticas com relao a esse mtodo de ensaio, uma vez que pesquisadores afirmam que os resultados fornecidos pelo teste rpido de penetrao de cloretos TRPC - no

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representam a resistncia penetrao de cloretos e, sim, uma medida de condutividade eltrica do concreto, (ANDRADE, 1993;ISAIA, 1996; SHI et al,1998; WEE et al, 2000; CALADA, 2002), especificaes baseadas na ASTM C 1202 so comuns na indstria da construo nos EUA (BRYANT, 2009). O autor afirma que o Departamento de Transporte da Virgnia est realizando um programa piloto usando a norma ASTM C 1202 como especificao de desempenho, assim como a autoridade porturia de New York e New Jersey tambm usa esta norma como especificao de desempenho para o concreto. Segundo Neville (1997), o ensaio pode ser til para comparao e escolha do concreto mais adequando.

4.5.2 Ensaio acelerado de penetrao de cloretos - ASTM C 1202/05

O ensaio descrito pela norma ASTM C1202/05 tem objetivo medir a carga passante em uma amostra de concreto ( 10,0 x 5,1 cm), submetida a uma tenso de 60,0 0,1 V, durante um perodo de 6 horas. As faces do cilindro so expostas uma soluo de cloreto de sdio (3% em gua destilada) e a outra soluo de hidrxido de sdio (0,3N em gua destilada), nas quais so submersos eletrodos de cobre conectados em uma fonte de corrente contnua, permitindo a diferena de potencial no concreto. Foi realizada a moldagem de um corpo-de-prova ( 10 x 20 cm) por mistura, para cada um dos cimentos e produtos de proteo aplicados e dele retirado duas amostras, em serra de disco diamantado, de concreto de forma que aps a aplicao do tratamento resultasse nas dimenses normalizadas ( 10,0 x 5,1 cm). Ao completarem 89 dias da moldagem foram submetidos ao pr condicionamento prescrito por esta norma que consiste em:

- Aplicao e secagem de uma camada selante na face curva do corpo de prova;

- Aplicao de vcuo por um perodo de 3 horas; - Colocao de gua deionizada na cuba e aplicao de vc