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Durabilidade e proteo do concreto armadoO primeiro indcio do uso
do con-creto armado no mundo ocorreu em 1850 na Frana por
Jean-Louis Lambot. Isso significa que o concreto armado um material
ou sistema es-trutural relativamente jovem, com menos de 200 anos
de existncia, porm, a maioria das pessoas que o utilizam no tem
conscincia disso.
A origem do concreto armado foi totalmente intuitiva e emprica.
Nesse contexto, compreensvel que no se tenha pensado cuidadosamente
na du-rabilidade dos materiais envolvidos.
Contudo, pode-se dizer que a unio desses dois materiais (ao +
concreto) contou com um pouco de sorte para alcanar a grande
aplica-o que tem nos dias atuais. Isso por-que, felizmente, os
coeficientes de expanso trmica dos dois materiais so similares e
porque o ao dentro do concreto encontra-se em um meio altamente
alcalino devido forma-o de cal, e esse meio com pH acima de 12 faz
com que o ao no corroa. A menos que haja a presena de ons
despassivantes ou reduo do pH de-vido ao ataque por CO2, por
exem-plo. Pode-se dizer que foi sorte, por-que essa teoria no era
conhecida quando Lambot resolveu confeccio-nar os seus barcos.
Marcelo Henrique Farias de Medeiros Prof. Dr. do Departamento de
Construo
Civil, Universidade Federal do [email protected]
Paulo HeleneProf. Dr. do Departamento de
Engenharia Civil, Escola Politcnica, Universidade de So
Paulo
Proteo de superfcie no contexto da durabilidade do concreto
armado
Pensar em durabilidade do concre-to algo extremamente novo. H
pou-cas dcadas, esse assunto no era consi-derado um ponto de grande
importn-cia. Existia uma impresso geral (tanto do meio tcnico
quanto do usu rio) que o concreto armado tinha durabili-dade to
extrema que esse no era um ponto a se preocupar.
Infelizmente a experincia mostrou o contrrio, e h alguns anos a
durabili-dade do concreto tem sido um dos as-suntos mais estudados
na rea de mate-riais de construo civil. Isso reflexo do impacto
econmico que os servios de reparo e manuteno de edificaes tm tomado
em diversos pases, como muito bem ilustrado na tabela 1.
Dentro do tema durabilidade do concreto armado, existem vrias
linhas
de pesquisa, passando pela dosagem ra-cional do concreto, uso de
adies po-zolnicas, escria de alto forno, fibras, polmeros, entre
outros. Contudo, todas essas aplicaes so inerentes ao uso em
estruturas novas (dosagem do concreto a ser empregado em uma
edificao a ser construda). Nesse contexto, a proteo superficial do
concreto figura como uma alternativa que pode ser usada em
estru-turas novas e em estruturas antigas (tra-balhos de manuteno).
Essa versatilida-de uma das principais vantagens dessa ferramenta
de elevao da durabilidade do concreto armado. Porm, impor-tante ter
em mente que nenhuma solu-o composta s por vantagens. No caso da
proteo superficial, de suma importncia ter em mente que a
durabi-lidade do sistema de proteo muito inferior do concreto que
est sendo protegido. Isso significa que para manter o grau de
proteo do sistema necess-rio que ele seja renovado de tempos em
tempos, e esse perodo varia bastante em funo da qualidade e do tipo
do produ-to de proteo empregado.
Tipos de sistemas de proteo de superfcie
Os materiais de proteo superfi-cial para concreto podem ser
classifi-cados em formadores de pelcula, hi-
Tabela 1 GasTOs cOm rEParO E manuTEnO Em alGuns PasEs (uEDa,
TakEwaka, 2007).
Pas Gastos com construes novas Gastos com manuteno e reparo
Gastos totais com construoFrana 85,6 bilhes de euros (52%) 79,6
bilhes de euros (48%) 165,2 bilhes de euros (100%)
Alemanha 99,7 bilhes de euros (50%) 99,0 bilhes de euros (50%)
198,7 bilhes de euros (100%)Itlia 58,6 bilhes de euros (43%) 76,8
bilhes de euros (57%) 135,4 bilhes de euros (100%)
Reino Unido 60,7 bilhes de pounds (50%) 61,2 bilhes de pounds
(50%) 121,9 bilhes de pounds (100%)Observao: Todos os dados se
referem ao ano de 2004, exceto no caso da Itlia que se refere ao
ano de 2002.
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drofugantes de superfcie (de poro aberto) e bloqueadores de
poros, como representado na figura 1.
(a) Formadores de pelcula: podem ser divididos em tintas e
vernizes. Tinta uma composio lquida pigmentada que se converte em
uma pelcula slida aps sua aplicao em uma camada delgada. As tintas
so formuladas a par-tir de quatro componentes bsicos, sendo eles
resinas, solventes, pigmentos e aditivos. J os vernizes so
constitu-dos apenas por resinas, solventes e adi-tivos. Pela
ausncia de pigmentos, no apresentam cor e geralmente tm
dura-bilidade inferior das tintas.
(b) Bloqueadores de poros: so produtos compostos por silicatos,
que penetram nos poros superficiais e rea-gem com a portlandita
formando um produto semelhante ao C-S-H. O sili-cato de sdio o
produto mais usado para esse fim.
De acordo com Thompson et al. (1997), a reao apresentada na
equa-o 1 representa o que acontece quan-do a soluo de silicato de
sdio pene-tra nos poros do concreto.
Na2SiO3 + yH2O + xCa(OH)2 xCaO . SiO2 . yH2O + 2NaOH equao 1
Desse modo, esse tratamento forma uma camada menos porosa na
superfcie da pea de concreto alteran-do a sua penetrao de gua. Alm
disso, esse sistema de proteo no al-tera a aparncia da superfcie do
con-creto, sendo uma opo a ser conside-rada nos casos em que alguma
exign-cia arquitetnica probe a mudana esttica da superfcie do
concreto.
(c) Hidrofugantes de superfcie: entre os procedimentos para
proteger superfcies de concreto, as impregna-es hidrfugas so as que
menos in-terferem no aspecto das mesmas. Seu principal efeito
consiste em impedir ou dificultar a absoro de gua do concreto. Na
prtica, atualmente se utilizam silanos, siloxanos oligomri-cos e
misturas desses dois compostos.
Os silanos so hidrorrepelentes incolores conhecidos quimicamente
como alquiltrialcoxisilano. Possuem pequena estrutura molecular
(di-
metro de 1,0 x 10-6 a 1,5 x 10-6 mm), permitindo-lhe penetrar
eficiente-mente mesmo em substratos pouco permeveis. So vendidos em
con-centrao relativamente alta (de um modo geral 20%) e reagem
quimica-mente com materiais base de slica ou alumina. Por ter
estrutura mole-cular to reduzida, so muito volteis (Batista,
1998).
Os siloxanos so hidrorrepelentes incolores, quimicamente
conhecidos como alquilalcoxisiloxanos. Possuem estrutura molecular
relativamente grande em relao aos silanos (dime-tro de 1,5 x 10-6 a
7,5 x 10-6 mm) e, por isso, tm menor poder de penetrao. Porm, seu
poder de penetrao sufi-ciente para estabelecer uma excelente e
durvel condio de hidrorrepelncia, pela reao qumica com materiais
que contenham slica ou alumina (Ba-tista, 1998).
Desse modo, os silanos, siloxanos e substncias similares
penetram nos poros do concreto e formam uma ca-mada hidrfuga que
dificulta a pene-trao de gua na forma lquida (que pode ingressar
contaminada com clo-retos), mas permite que o vapor de gua entre e
saia do concreto deixando que o mesmo respire (Broomfield,
1997).
Efeitos dos sistemas de proteo sobre o concreto armadoNa absoro
de gua
Um dos principais efeitos de um sistema de proteo superficial
para concreto armado a restrio ao in-gresso de gua no material. O
concreto um material naturalmente hidrfilo, ou seja, tem elevada
afinidade com a gua. O resultado disso que quando a gua entra em
contato com a superfcie do concreto, esta absorvida quase
ins-tantaneamente, dependendo do teor de umidade do concreto. A
proteo de superfcie muda essa condio, seja pela transformao do
comportamento hi-drfilo para hidrfugo, seja pelo tam-ponamento dos
poros da camada mais externa ou pelo isolamento da superf-cie do
concreto do meio externo.
O efeito dos diferentes grupos de tratamento de superfcie foi
recente-mente estudado e a figura 2 mostra uma viso geral da
capacidade de re-duo desses sistemas de proteo su-perficial na
absoro de gua por capi-laridade. Nessa ilustrao, fica notria
Figura 1 Grupos de tratamentos de superfcie para concreto: (a)
formadores de pelcula (b) bloqueadores de poros (c) hidrofugantes
de superfcie
(a) Formadores de pelcula (b) Bloqueadores de poros (c)
Hidrofugantes de superfcie
(a) (b) (c)
Fonte: adaptado de Bentur et al., 1997
Figura 1 Grupos de tratamentos de superfcie para concreto
Figura 2 Absoro de gua por suco capilar (kg/m2) para concreto de
referncia e concreto protegido
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
0 5 10 15 20 25 30 Dias
Fonte: Medeiros 2008
Referncia
Acrlico (A)
Acrlico (B)
Poliuretano
Hidrofugante (1)
Hidrofugante (2)
Silicato
Absoro de gua por suco capilar para concreto de referncia e
concreto protegido
Abso
ro
(kg/
m)
(a) Formadores de pelcula (b) Bloqueadores de poros (c)
Hidrofugantes de superfcie
(a) (b) (c)
Fonte: adaptado de Bentur et al., 1997
Figura 1 Grupos de tratamentos de superfcie para concreto
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a r T i G O
Na termodinmica da corrosoA termodinmica do processo de
corroso est diretamente relaciona-da com o tempo para que haja a
des-passivao das armaduras, ou seja, o incio do processo de
corroso, muito conhecido como o perodo de inicia-o. O tempo desde a
execuo de uma edificao at o final do perodo de iniciao o tempo de
vida til de servio de uma estrutura.
Estudos de corroso acelerada foram recentemente desenvolvidos em
laboratrio para investigar a in-flun cia dos sistemas de proteo de
superfcie na elevao do tempo para que haja o incio da corroso de
arma-duras no concreto armado. A figura 4 mostra o resultado desse
trabalho e demonstra que a despassivao das armaduras muito
influenciada pela proteo de superfcie. Isso porque o monitoramento
do potencial de cor-roso em corpos de prova de concreto armado
indicaram despassivao do ao (incio da corroso) aps 280 dias de
exposio soluo com 5% de NaCl, enquanto o mesmo no ocor-reu em
nenhum dos casos de concreto com proteo superficial aplicada.
importante esclarecer que os va-lores de potencial de corroso
esto relacionados com a probabilidade de o fenmeno da corroso estar
ocorren-do, no significando maior ou menor velocidade de corroso,
assunto que ser tratado no item que segue.
Efeito na cintica da corrosoCintica da corroso nada mais
do que a velocidade das reaes que compem o processo. Ou seja,
estan-do a estrutura com o processo de corroso j instalado,
importante obter informaes sobre a velocida-de do progresso da
deteriorao por corroso, que tem relao direta com a resistividade
eltrica do concreto. Desse modo, plenamente fcil de entender que
uma estrutura com o processo de corroso de armaduras em progresso
pode estar corroendo a diferentes velocidades em funo da
resistividade do concreto do substra-to, ou seja, da quantidade de
eletrli-to nos poros do concreto.
Figura 3 Coeficiente de difuso de cloretos (cm2/s) para concreto
de referncia e concreto protegido
Figura 4 Potencial de corroso (mV) para concreto de referncia e
concreto protegido
100%8,08E-09
17%1,34E-09
27%2,21E-9
5%3,71E-10
33%2,66E-09
8%6,56E-10
12%9,91E-10
Sistemas de proteo
Fonte: Medeiros, 2008
Figura 3 Coeficiente de difuso de cloretos para concreto de
referncia e concreto protegido
D (c
m/
s)
Referncia
Acrlico (A)
Acrlico (B)
Poliuretano
Hidrofugante (1)
Hidrofugante (2)
Silicato
Fonte: Medeiros, 2008
Referncia
Acrlico (A)
Acrlico (B)
Poliuretano
Hidrofugante (1)
Hidrofugante (2)
Silicato
Figura 4 Potencial de corroso para concreto de referncia e
concreto protegido
0 28 56 84 112 140 168 196 224 252 280 Dias
E cor
r (m
V)
0-50
-100-150-200-250-300-350-400-450-500
Baixa probabilidade de corroso (10%)
Faixa de incerteza
Alta probabilidade de corroso (90%)
a alta capacidade de reduo do in-gresso de gua para o interior
do con-creto, devendo-se enfatizar que a capa-cidade de reduo da
absoro bas-tante varivel entre os produtos testa-dos, que esto
todos disponveis no mercado para a proteo de estruturas de concreto
armado. Alm disso, fcil perceber que a eficincia desses pro-dutos
no depende apenas do tipo de material, uma vez que o desempenho
apresentado pelos dois acrlicos e pelos dois hidrofugantes
(siliano/siloxanos) foram bastante diferentes.
Na penetrao de cloretosOutro efeito importante dos siste-
mas de proteo de superfcie a redu-o do coeficiente de difuso de
clore-
tos, ou seja, reduo da velocidade de contaminao da estrutura
quando submetida a ambientes influenciados pela proximidade em
relao ao mar (Medeiros; Helene, 2008).
Os dados apresentados na figura 3 mostram o potencial de reduo
do coe ficiente de difuso de cloretos oca-sionado pelos sistemas de
proteo. Esses resultados indicam que o coefi-ciente de difuso de
cloretos pode ser reduzido para valores que representam entre 5% e
33% em relao ao concre-to sem proteo, dependendo do siste-ma de
proteo empregado. Isso se re-flete em uma elevao considervel do
tempo de vida til de servio de uma estrutura de concreto armado que
sofra ess tipo de interveno.
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O efeito da proteo de superfcie, em uma estrutura que est
corroendo, exatamente de desacelerar a corroso de armaduras pela
restrio do ingres-so de gua para o interior do concreto, ou seja,
aumento da resistividade. A figura 5 evidencia a eficcia de alguns
sistemas de proteo de superfcie quando aplicadas sobre uma
estrutura de concreto armado contaminada com 1% de cloretos em
relao massa de cimento. Nesse caso, os corpos de prova contaminados
(concreto de re-ferncia e protegidos) foram submeti-dos estabilizao
em diferentes nveis de umidade relativa do ar. Verificou-se que a
velocidade de corroso aumen-tou drasticamente para umidade
rela-tiva acima de 80%, enquanto no caso do concreto protegido a
velocidade de corroso se manteve baixa mesmo acima de 90%.
Devo proteger? Que material devo especificar?
Os resultados usados para ilustrar os itens anteriores no deixam
dvida sobre a eficcia do emprego de siste-mas de proteo de
superfcie na ele-vao da vida til das estruturas de concreto armado.
Uma boa forma de mostrar o reflexo que esses materiais podem ter na
elevao da vida til do concreto armado o uso das leis de Fick da
difuso de cloretos juntamente com a funo erro de Gauss para a
es-timativa do tempo de vida til em fun-o do cobrimento adotado em
proje-to ou encontrado na obra a ser recupe-rada. Esse tipo de
raciocnio est re-presentado na figura 6, cujo processo de clculo
est detalhado em Medeiros (2008). importante enfatizar que a
estimativa de vida til representada na figura 6 se refere ao caso
em que o agente agressivo principal o ataque por ons cloretos e a
sua penetrao ocorre por difuso.
Para especificar um sistema de pro-teo superficial no se deve
ter como base apenas a sua eficincia isolada-mente. de extrema
importncia que se tenha em conta a capacidade de manter essa
caracterstica ao longo do tempo. Um sistema pode ser muito efi-caz
em barrar o ingresso de gua e de
Figura 5 Velocidade de corroso (A/cm2) para concreto de
referncia e concreto protegido
Fonte: Medeiros, 2008
Referncia
Acrlico (A)
Acrlico (B)
Poliuretano
Hidrofugante (1)
Hidrofugante (2)
Silicato
Figura 5 Velocidade de corroso para concreto de referncia e
concreto protegido
1.00.90.80.70.60.50.40.30.30.20.10.0
Nvel de corrosomoderado
Nvel de corrosobaixo
Nvel de corrosodesprezvel
50 60 70 80 90 100
i corr
(mic
roA/
cm)
cloretos, contudo, no apresentar boa resistncia radiao UV. Num
caso como esse, um sistema um pouco menos eficiente quanto
capacidade de barrar a gua e cloretos que tenha uma maior
resistncia a esse tipo de radiao pode ser mais interessante, se o
caso en-volver a exposio ao sol. Desse modo, fundamental analisar a
eficincia em conjunto com a durabilidade do siste-ma de proteo
superficial.
primordial que o especificador esteja ciente das condies de
servio a que os materiais estaro submetidos. Isso ir evitar a
ocorrncia de certas incompatibilidades e consequncias indesejveis.
Por exemplo: o verniz
acrlico base solvente, apesar de ser um excelente material de
acabamento, se aplicado sem um primer adequado, escurece a
superfcie, uma vez que incompatvel com a alcalinidade do concreto.
A especificao de um verniz epoxdico para reas externas pode ser
trgica, caso receba incidncia solar, pois o produto se degrada com
a inci-dncia dos raios ultravioleta. , porm, um dos melhores em
resistncia a ata-ques qumicos, podendo ser ampla-mente utilizado em
ambientes indus-triais. Deve-se tomar cuidado tambm na especificao
do verniz poliureta-no, j que existem dois tipos: o arom-tico e o
aliftico, este ltimo bicompo-
Fonte: Medeiros, 2008
Referncia
Acrlico (A)
Acrlico (B)
Poliuretano
Hidrofugante (1)
Hidrofugante (2)
Silicato
Figura 6 Vida til estimada x cobrimentopara concreto de
referncia e concreto protegido
1 10 100 anos
10
1
Limite crtico de Cl-= 0,4% (em relao massa de cimento)/Cs =
1,8
Cobr
imen
to (
cm)
Figura 6 Vida til estimada (anos) X cobrimento (cm) para
concreto de referncia e concreto protegido
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a r T i G O
nente e resistente aos raios solares, podendo ser usado em
superfcies ex-ternas. Portanto, nunca se deve especi-ficar um
poliuretano aromtico para tratamento de superfcies externas
su-jeitas ao solar.
Uma forma muito til de racioci-nar em termos de proteo de
superf-cie foi proposta na tese de doutorado de Medeiros (2008), em
que a prote-o convertida em termos de cobri-mento equivalente, que
consiste em quantos centmetros de cobrimento equivale uma demo de
um determi-nado sistema de proteo. A figura 7 serve como resultado
ilustrativo da avaliao feita por Medeiros (2008).
importante enfatizar que a expe-rincia e qualificao do
profissional conta muito na hora de especificar algum tipo de
proteo de superfcie para o concreto armado. importan-te estar
atento a todas as variveis en-volvidas no sistema a ser recuperado,
tais como: se a estrutura j est conta-minada com cloretos; se vai
estar ex-posta radiao U.V.; se existe exposi-o gua diretamente; se
o mecanis-mo de penetrao de gua envolve suco capilar ou
permeabilidade; se existem outros mecanismos de degra-dao, tais
como: carbonatao, ata-que por sulfatos, chuva cida, ataque
por micro-organismos e outros; con-dies de acesso; custo da
proteo; facilidade de manuteno; ganho de vida til
proporcionado.
Consideraes finais importante que a indstria da
construo civil juntamente com o usurio veja sua edificao como
algo que necessita de manutenes peri-dicas e a proteo de superfcie
uma ferramenta que pode e deve ser usada nos trabalhos de manuteno.
per-feitamente aceito que o dono de um carro troque suas velas,
leo, lave, faa balanceamento dos pneus e etc. exa-tamente esse
conceito que precisa ser estendido para as edificaes, o usu-rio
precisa se conscientizar que uma edificao no um bem eterno e sua
durabilidade vai ser maior ou menor em funo da manuteno realizada
ao longo da sua vida til.
No caso de uma estrutura de con-creto armado, a proteo de
superfcie tem influncia nos dois estgios da vida til da estrutura
(Iniciao e Pro-pagao), como resume a tabela 2.
No se pode esquecer que a eficin-cia de uma proteo superficial
dimi-nuda ao longo do tempo de exposio ao meio ambiente. Desse
modo, o ca-minho do sucesso para os produtos de
proteo superficial para concreto est no estabelecimento de um
programa de manuteno, considerando que cada material tem uma vida
til limita-da, necessitando de renovao para ga-rantir o nvel de
proteo requerido.
Alm disso, importante enfatizar que a escolha do material a ser
especi-ficado precisa estar baseada em dados tcnicos e cientficos,
alm de expe-rin cias anteriores. O profissional pre-cisa ter
conscincia das vantagens e desvantagens de cada sistema de pro-teo
para especific-lo adequada-mente e de forma compatvel com o tipo e
grau de exposio em que a edi-ficao esteja inserida.
Tabela 2 EFEiTO Da PrOTEO X PErODO Da viDa Til mais inFluEnciaDO
(mEDEirOs, 2008)
Efeito da proteo de superfcie Perodo da vida til mais
influenciadoRestrio ao ingresso de agentes
agressivosIniciao (obras novas)
Reduo da umidade interna Propagao (obras antigas)
Sistemas de proteo
Fonte: Medeiros, 2008
Figura 7 Cobrimento equivalente dos sistemas de proteo
Acrlico (A)
Acrlico (B)
Poliuretano
Hidrofugante (1)
Hidrofugante (2)
Silicato
1614121086420C
obrim
ento
Equ
ival
ente
da
Pro
te
o (c
m)
CS = 1,8 %Ccrit. = 0,40 % em rel. a massa de cim.
Figura 7 Cobrimento equivalente dos sistemas de proteo
lEia mais
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