P O R T O
INSTITUTO TOCANTINENSE PRESIDENTE ANTONIO CARLOS
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
JONAS SILVA LIMA
FALHAS CONSTRUTIVAS E SUAS INFLUNCIAS NA
CORROSO DAS ARMADURAS
PORTO NACIONAL 2010
JONAS SILVA LIMA
FALHAS CONSTRUTIVAS E SUAS INFLUNCIAS NA
CORROSO DAS ARMADURAS
Pesquisa apresentada ao Curso de Engenharia Civil como TCC Trabalho de Concluso de Curso. Orientador: Prof. Eng. Civil Bruno Lebrn Mattiello.
PORTO NACIONAL
2010
De uma maneira geral, o futuro do concreto no vai ser determinado por tecnologias sofisticadas, aplicveis a casos especficos, mas pelos esforos de todos em resolver os problemas dos que lidam com o dia-a-dia dos concretos convencionais. (P.K. Mehta. 1994).
Dedico este trabalho aos meus pais, em especial a minha me (in memorian), pelo e exemplo de dignidade e frutificao, perpetuando os princpios cristos atravs dos filhos, filhas e descendentes.
RESUMO
Esta pesquisa tem por objetivo o estabelecer relaes existentes entre
alguns procedimentos construtivos usuais na confeco de estruturas de
concreto armado, influenciados por detalhes arquitetnicos ou prticas
construtivas empricas, sem observncia s normas tcnicas, e suas
contribuies para a degradao do concreto; expondo assim as armaduras
corroso. Fundamentando-se em literatura especializada, analisando
procedimentos e patologias verificadas na regio de Poro Nacional, e aplicando
um questionrio para avaliao dos procedimentos e conhecimentos dos
operrios da construo civil, procurando assim; contribuir para melhor
qualidade na execuo de obras, visando melhor desempenho e durabilidade
nas construes.
Palavras-chave: Patologia. Mtodos construtivos. Corroso das armaduras.
ABSTRACT
This paper aims to establish links between some construction procedures
customary in the manufacture of reinforced concrete structures, influenced by
architectural details and construction practices, empirical without compliance
with technical standards, and their contributions to the degradation of the
concrete, thereby exposing the armor corrosion. Basing on literature,examining
procedures and pathology verified in the region of Porto Nacional, and applying
a questionnaire for evaluation of the procedures and knowledge of the laborers
of the civil construction, thus seeking to contribute to a better quality of the
works, aiming at better performance and durability in the constructions.
Word-key: Pathology. Constructive methods. Corrosion of reinforced concrete
structures.
LISTA DE ILUSTRAES
Figura 001 Fluxograma controle de qualidade 2
Figura 002 Esquema terico do empacotamento das partculas. 15
Figura 003 percolao de substncias no interior de materiais porosos 15
Figura 004 Forma das partculas 22
Figura 005 Armazenamento e identificao da ferragem 26
Figura 006 Sistema de frma convencional para pila 29
Figura 007 Sistema de frma convencional para viga 29
Figura 008 Sistema de frma convencional para laje 30
Figura 009 Detalhe da bancada de dobragem 32
Figura 010 Chapa de dobragem 33
Figura 011 Pinos de dobragem improvisados 33
Figura 012 Mquina de dobra automtica 33
Figura 013 Ns de amarrao de ferragem 34
Figura 014 N observado em ferragens na regio 34
Figura 015 Processos de emendas de vergalhes 36
Figura 016 Pastilhas de argamassa 36
Figura 017 Pastilhas de plstico 36
Figura 018 Fluxo para determinar o trao do cimento 37
Figura 019 Clula de corroso 44
Figura 020 Aspecto do ao em marquise desabada 56
Figura 021 Aspecto do concreto em marquise desabada 56
Figura 022 Aspecto do ao em viga deteriorada 56
Figura 023 Aspecto do ao em viga deteriorada 56
Figura 024 Efeitos da oxidao do ao no concreto 57
Figura 025 Equipamento de teste de abatimento de cone 61
Figura 026 Etapas do ensaio de abatimento de cone 63
Figura 027 Avaliao do abatimento do cone 63
Figura 028 Segregao do concreto em pilar 69
Figura 029 Segregao do concreto em viga 69
Figura 030 Cobertura insuficiente da armadura em pilares 70
Figura 031 Falta de lastro em vigas baldrame 71
Figura 032 Cobertura insuficiente da armadura de vigas 71
Figura 033 Cobertura insuficiente da armadura de lajes 71
Figura 034 Aspecto do tudo de escoamento no pilar e do alvenacreto 72
LISTA DE TABELAS
Tabela 001 Densidades dos concretos comuns 14
Tabela 002 Cimentos Portland produzidos no Brasil 19
Tabela 003 Concreto Influenciado pelas Caractersticas do Agregado 20
Tabela 004 Classificao da areia 21
Tabela 005 Classificao da brita segundo NBR 7225 21
Tabela 006 Classificao comercial da brita para construo civil 21
Tabela 007 Densidades aparentes mdias de alguns agregados 22
Tabela 008 Caractersticas do ao CA 25 24
Tabela 009 Caractersticas do ao CA 50 24
Tabela 010 Caractersticas do ao CA 60 24
Tabela 011 Propriedades das barras de ao destinadas a armaduras 32
Tabela 012 Desvio padro de controle p/ concreto 37
Tabela 013 Consumo gua/abatimento/agregado grado 38
Tabela 014 Consumo gua/MF/agregado grado 39
Tabela 015 Mistura brita em funo do dimetro 39
Tabela 016 Causas das patologias em estruturas de concreto 42
Tabela 017 Teor de U.R. x Teor de umidade no concreto a 25C 44
Tabela 018 Cloretos na gua de amassamento segundo NBR-15900 47
Tabela 019 Tabela de Umidade Relativa do Ar 49
Tabela 020 Classes de agressividade ambiental 50
Tabela 021 Relao prtica gua/cimento e grau de agressividade 54
Tabela 022 Relao prtica gua/cimento e grau de agressividade 55
Tabela 023 Recomendao cobertura mnima 55
Tabela 024/a Recomendao cobertura mnima 58
Tabela 024/b Recomendao cobertura mnima 59
Tabela 024/c Recomendao cobertura mnima 60
Tabela 025 Slump mximo e mnimo recomendados, conforme o ACI 63
LISTA DE GRFICOS
Grfico 001 Curva de Abrams 38
Grfico 002 Profundidade carbonatao funo tempo/gua/cimento 53
Grfico 003 Tipo de agregado grado utilizado no concreto 64
Grfico 004 Perodos de deforma 65
Grfico 005 Uso de homogeneizador no preparo do concreto 66
Grfico 006 Uso de adensador na aplicao do concreto 67
Grfico 007 Uso de adensador na aplicao do concreto 68
Grfico 008 Exposio das armaduras concretadas 69
Grfico 009 Capacitao dos mestres-de-obras 72
LISTA DE EQUAES
Equao 001 Condutibilidade trmica por Fourier 10
Equao 002 Lei de Darcy 12
Equao 003 Absoro em relao massa 13
Equao 004 Absoro em relao ao volume 13
Equao 005 Porosidade 14
Equao 006 Densidades aparente e absoluta 13
Equao 007 Avaliao prtica da quantidade de ferragem em obra 26
Equao 008 Avaliao resistncia de dosagem do concreto 37
Equao 009 Clculo do consumo do cimento 39
Equao 010 Clculo do agregado grado 39
Equao 011 Clculo do menor volume de vazios 40
Equao 012 Clculo do agregado mido 40
Equao 013 Clculo do trao 40
Equao 014 Clculo do agregado grado 40
Equao 015 Percentual de umidade de um material 54
SUMRIO
1 INTRODUO 1 2 OBJETIVOS 3
2.1 OBJETIVO GERAL 3 2.2 OBJETIVO ESPECFICO 3
3 METODOLOGIA APLICADA 4 3.1 TIPO DE ESTUDO 4
4 JUSTIFICATIVA 5 5 FUNDAMENTAO TERICA 6
5.1 DEFINIES E CONCEITOS 6 5.1.1 Concretos 6 5.1.2 Armaduras para concreto 6 5.1.3 Patologia das Construes 6 5.1.4 Oxidao 6 5.1.5 Corroso 6 5.1.6 Pelcula Passivadora 7 5.1.7 Definio de Terapia 7
5.2 CONSEQUNCIAS DAS PATOLOGIAS DAS ARMADURAS 8 5.3 PROPRIEDADES DO CONCRETO 9
5.3.1 Propriedades do concreto fresco 9 5.3.1.1 Consistncia 9 5.3.1.2 Exsudao 9 5.3.1.3 Segregao 9
5.3.2 Propriedades do concreto endurecido 9 5.3.2.1 Condutibilidade Trmica 9 5.3.2.2 Condutibilidade Eltrica 10 5.3.2.3 Deformabilidade 10 5.3.2.4 Isolao Acstica 10 5.3.2.5 Mdulo de Elasticidade 11 5.3.2.6 Permeabilidade gua 12 5.3.2.7 Permeabilidade aos gases 13 5.3.2.8 Porosidade 13 5.3.2.9 Densidade 14
5.3.2.9.1 Empacotamento das partculas 14 5.3.2.10 Resistncia Compresso Axial 16 5.3.2.11 Resistncia Trao na Flexo 16 5.3.2.12 Resistncia Trao por Compresso Diametral 16 5.3.2.13 Resistividade do concreto 17 5.3.2.14 Retrao por secagem 17
5.4 COMPONENTES DO CONCRETO ARMADO 18 5.4.1 O Cimento Portland 18
5.4.1.1 Componentes do cimento Portland 19 5.4.1.2 Principais propriedades 19 5.4.1.3 Tipos de cimento Portland 19
5.4.2 Os Agregados 19 5.4.2.1 Classes 19 5.4.2.2 Funo dos agregados 20 5.4.2.3 Classificao dos agregados 20
5.4.2.3.1 Classificao segundo a origem 20 5.4.2.3.2 Classificao segundo as dimenses das partculas 21 5.4.2.3.3 Classificao segundo o peso especfico aparente 22 5.4.2.3.4 Classificao segundo a forma 22 5.4.2.3.5 Classificao segundo a textura 22
5.4.3 A gua 23 5.4.4 O Ao 23
5.4.4.1 Classificao do ao 23 5.4.4.2 Aplicao 25 5.4.4.3 Cuidados com o armazenamento do ao 25 5.4.4.4 Avaliao prtica da quantidade de ferragem em obra 26
5.5 PRODUO DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO 27 5.5.1 Confeco das formas 27
5.5.1.1 Requisitos de desempenho de uma forma 27 5.5.1.2 Materiais para confeco de frmas 27 5.5.1.3 Molde 28
5.5.1.3.1 Estrutura do molde 28 5.5.1.3.2 Cimbramento ou escoramento 28 5.5.1.3.3 Acessrios 29
5.5.1.4 Elementos de uma frma de pilar 29 5.5.1.5 Elementos de uma frma de viga 29 5.5.1.6 Elementos de uma frma de laje 30 5.5.1.7 O Custo da Frma no Conjunto do Edifcio 30
5.5.2 Confeco das armaduras 30 5.5.2.1 Corte dos ferros 30 5.5.2.2 Dobra dos ferros 31 5.5.2.3 Amarrao das ferragens 33 5.5.2.4 Montagem das armaduras nas formas 34
5.5.2.5.1 Emenda de ferros 35 5.5.2.5.2 Uso de espaadores 36
5.5.3 Dosagem do concreto 37 5.5.4 Cura do concreto 40
5.6 MECANISMOS DE CORROSO DAS ARMADURAS 42 5.6.1 Fatores favorveis a corroso 42
5.6.1.1 Reaes Alcali-Agregados 42 5.6.1.2 Carbonatao do Concreto 43 5.6.1.3 Presses internas 43
5.6.2 Condies essenciais para a corroso das armaduras 43 5.6.2.1 O Eletroltico 44 5.6.2.2 A Diferena de Potencial 44 5.6.2.3 O Oxignio 45
5.6.2.3.1 Oxidao 45 5.6.2.3.2 Ferrugem 45 5.6.2.3.3 Reduo 46
5.6.2.4 Agentes agressivos 46 5.6.2.4.1 ons cloretos 46 5.6.2.4.2 ons sulfatos 47 5.6.2.4.3 Reaes lcali-agregado (AAR) 48
5.7 INFLUNCIAS DO MEIO AMBIENTE NO CONCRETO ARMADO 49 5.7.1 Classificao do Meio ambiente quanto a Atmosfera 49
5.7.1.1 Atmosfera Rural 50 5.7.1.2 Atmosfera Urbana 50
5.7.1.3 Atmosfera Marinha 51 5.7.1.4 Atmosfera Industrial 51 5.7.1.5 Atmosfera Viciada 51
5.8 INFLUNCIAS ANTRPICAS NO CONCRETO ARMADO 52 5.8.1 Concepo Estrutural e Arquitetura 52 5.8.2 Fator gua/Cimento 52 5.8.3 Lanamento e adensamento 54 5.8.4 Espessura de Cobrimento 55
5.9 MANIFESTAES DE PATOLOGIAS NO CONCRETO ARMADO 57 5.9.1 Elementos crticos corroso 57 5.9.2 Consequncias da oxidao do ao no concreto armado 57 5.9.3 Principais causas das patologias no concreto armado 58
5.10 CONTROLE DA QUALIDADE DO CONCRETO 61 5.10.1 Teste de abatimento de cone (slump test) 61
5.10.1.1 Componentes 62 5.10.1.2 Procedimento 62 5.10.1.3 Observaes 63 5.10.1.4 Aplicao 63
6 APRESENTAO DOS RESUTADOS DA PESQUISA EM OBRAS 64 6.1 COMPOSIO DE AGREGADOS GRADOS 64 6.2 PERDO DE DESFORMA 65 6.3 USO DE HOMOGENEIZADOR (BETONEIRA) 66 6.4 USO DE VIBRADOR (ADENSADOR) 67 6.5 SEGREGAO NO CONCRETO 68 6.6 COBERTURA DA FERRAGEM 69 6.7 CAPACITAO DOS MESTRES DE OBRAS 70
7 CONCLUSES 72 8 SUGESTES 74 REFERNCIAS 75 ANEXOS 77
1
1 INTRODUO
Admite-se que a concepo de uma obra tem por princpio um projeto que
detalhe a estrutura e demais sistemas a partir da arquitetura, descrevendo as
atividades a serem executadas, tcnicas e materiais, e sistemas tcnicos
construtivos, visando atender a finalidade da obras em todos os aspectos de
funcionalidade e desempenho.
Todos os materiais da crosta terrestre esto em um incessante processo de
decomposio, retornando em sua maior parte a sua estrutura primria original, em
um ciclo de formao, envelhecimento e desagregao, cada um com suas
particularidades de fases e tempo distintos, em funo de sua composio molcula
e influncias externas do meio-ambiente.
O envelhecimento das construes se manifesta atravs de falhas e
degradaes nos componentes de sua estrutura, sendo suas origens, formas de
manifestaes, mecanismos de ocorrncia e conseqncias tratados por uma
cincia denominada de Patologias das Construes.
Os danos causados por agentes patolgicos vo desde alteraes no aspecto
esttico, produo de sensao de insegurana, reduo no desempenho, at a
runa completa da obra, caracterizando deteriorao estrutural, oferecendo
desempenho insatisfatrio e exigindo intervenes bem antes do prazo operacional
a que se propunham quando concebidas.
A corroso de armaduras um processo muito complexo que envolve
diferentes fatores de forma intrnseca e extrnseca, processo este, em sua grande
maioria, acarretado devido ao emprego de mtodos construtivos inadequados,
especialmente em pequenas e mdias construes, obras com caractersticas
construtivas comuns e normalmente desenvolvidas sem o devido acompanhamento
tcnico especializado.
Diversos fatores, dentre eles: tcnicas construtivas, detalhes arquitetnicos,
materiais inadequados, projetos de concepo com irrelevncia a agressividade
ambiental e uso, inobservncia de recomendaes tcnicas e normas, como
2
exemplo a NBR 6118, so praticas corriqueiras, aliadas a falta de acompanhamento
e fiscalizao, so fatores que contribuem para as falhas construtivas.
Em uma construo alm dos clculos de segurana, o profissional deve
atentar para as especificaes do material e aspectos construtivos, por se tratar de
um bem caro e durvel projetado para oferecer segurana, estabilidade,
desempenho, durabilidade, conforto e esttica por muitas dcadas. Sendo ento; a
preveno de patologias fundamental para o sucesso da obra.
O processo de produo na construo civil pode ser decomposto em cinco
grandes fases: concepo, projeto, seleo de materiais, que contemplam as
atividades de operao e manuteno.
Figura 001 Fluxograma controle de qualidade
Concepo
Projeto
Materiais
Execuo
Manuteno
f
o
r
m
a
s
Funcionabilidade, desempenho, exeqibilidade,
cdigos de obra, regulamentos
f
o
r
m
a
s
Atender s normas especficas do desempenho, s normas e documentos prescritos
f
o
r
m
a
s
Seleo dos componentes adequados, e recebimento de acordo com o especificado
f
o
r
m
a
s
Atender ao projeto e as especificaes tcnicas
f
o
r
m
a
s
Garantir o desempenho, vida til e esttica do produto
Controle
de
Qualidade
3
2 OBJETIVOS
2.1 Objetivo Geral
Identificar as patologias visuais frequentemente encontradas em estruturas de
concreto armado, determinando seus mecanismos de deteriorao e sugerindo
solues para preveno e tratamento.
2.2 Objetivos Especficos
Obter ganho de qualidade minimizando as Patologias das Construes, em
especial protegendo as armaduras de corroses, sugerindo a aplicao de mtodos
construtivos adequados para preveno destas patologias.
Estudar os processos de corroso das armaduras
Entender os mecanismos de degradao do concreto
Analisar o processo de confeco das estruturas de concreto armado
Demonstrar os efeitos da corroso sobre as estruturas de concreto armado
Verificar o nvel de capacitao da mo-de-obra local
Sugerir mtodos construtivos para preveno de patologias
4
3 METODOLOGIA APLICADA
3.1 Tipo de estudo
Na realizao deste trabalho, devido limitao de recursos, e em especial
carncia de laboratrios em nossa instituio de ensino, no houve possibilidade de
efetuar um maior aprofundamento em pesquisas e testes. Sendo o mecanismo de
pesquisa restringindo a tcnicas de observao visual in loco, cadastro fotogrfico,
anlise das hipteses e induo da teoria, baseada em literaturas tcnicas de livros,
revistas, debates com professores e colegas em trabalhos acadmicos.
Desta forma, esta pesquisa ser intuitiva e normativa, fazendo-se o
embasamento terico, e buscando compreender os mecagnismos que geram a
corroso das armaduras, entendendo seu processo e caractersticas intrnsecas e
extrnsecas; apontando finalmente sugestes para a preveno destas patologias,
analisando ainda; os dados do questionrio aplicado em campo, expondo atravs de
grficos tcnicas e matrias usualmente empregados na confeco de estruturas de
concreto armado na regio de Porto Nacional, bem como; o nvel de qualificao dos
mestres-de-obras.
5
4 JUSTIFICATIVA
Por falta de controle nos processos construtivos, em funo do despreparo da
mo-de-obra, omisso na fiscalizao e acompanhamento por meio dos rgos
ligados construo civil, no Brasil, convivemos em nosso dia-a-dia com patologias
nas construes gerados a partir do emprego de tcnicas inadequadas.
As patologias nas construes consomem considerveis recursos,
representando em torno de 40% do valor global investido na construo civil,
e em muitos casos podem se tornam economicamente inviveis condenando
a prpria estrutura.
Hoje existe uma gama de normas tcnicas, abrangendo desde o processo de
caracterizao, extrao, processamento, transporte, armazenamento e
aplicao de materiais para a construo civil, carecendo em muitos casos
somente a observncias destas normas.
A construo civil causa impactos ecolgicos, devido origem da matria
prima de seus componentes, a otimizao do processo construtivo se
reverter tambm em conservao em menos impactos ambientais.
Podemos obter ganho de qualidade, melhor desempenho e maior vida til,
atravs do emprego de tcnicas simples; o que reverte em economia,
durabilidade, e minimizao de prejuzos financeiros e estticos causados
pelas patologias das construes.
6
5 FUNDAMENTAO TERICA
5.1 DEFINIES E CONCEITOS
5.1.1 Concretos
Denomina-se concreto o material formado pela mistura de argamassa e
agregados, sendo a argamassa constituda por cimento, gua; e os agregados por
areia e fragmentos de rocha. Podendo ser concreto simples quando no associado a
armaduras ou concreto armado quando associado a uma armadura.
5.1.2 Armaduras para concreto
Armaduras para concreto so os sistemas compostos por barras de ao
interligadas que, imersas em uma massa de concreto de cimento Portland, formam
peas destinadas a suportar carregamentos pr-estabelecidos, dentro de limites
previstos de tenses e deformaes
5.1.3 Patologia das Construes
HELENE2 define patologia como a parte da engenharia que estuda os
sintomas, os mecanismos, as causas e as origens dos defeitos das construes
civis, ou seja, o estudo das partes que compem o diagnstico do problema.
5.1.4 Oxidao
o ataque provocado por uma reao gs-metal, com formao de uma
pelcula de xido de ferro.
5.1.5 Corroso
a interao destrutiva de um material com o ambiente, seja por reao
qumica, ou eletroqumica. Basicamente, so dois os processos principais de
corroso que podem sofrer as armaduras de ao para concreto armado: a oxidao
e a corroso propriamente dita.
7
5.1.6 Pelcula Passivadora
Tambm denominada de pelcula protetora, uma micro camada formada na
superfcie do ao quando em meio alcalino, composta de sais de xido duplo de
clcio e ferro, a partir da reao da ferrugem superficial com o hidrxido de clcio,
promovendo a reduo do oxignio,
5.1.7 Definio de Terapia
Correo de problemas patolgicos atravs do estudo precedente,
diagnstico da questo, adoo e emprego de medidas corretivas.
8
5.2 CONSEQUNCIAS DAS PATOLOGIAS DAS ARMADURAS
A corroso das armaduras de concreto causa vrios impactos tais como:
Influi na segurana estrutural, reduzindo a seo do ao;
Cria uma camada expansvel gerando fissurao do concreto;
Pode causar rompimento brusco dos elementos estruturais por solicitao
mecnica ou de cargas;
Degradao esttica do imvel, depreciando o bem;
Aumento significante nos custos de manuteno.
9
5.3 PROPRIEDADES DO CONCRETO
5.3.1 Propriedades do concreto fresco
5.3.1.1 Consistncia
Caracterstica que define o estado de coeso das partculas do concreto
determinada atravs do teste de abatimento de cone de tamanho. No Brasil este
teste regulamentado atravs da NM 67/98 (Concreto - Determinao da
consistncia pelo abatimento do tronco de cone), e utilizado um cone de
dimenses10 x 20 x 30 cm.
5.3.1.2 Exsudao
A exsudao consiste em um fenmeno de segregao que ocorre nas
pastas de cimento, ocasionado pela sedimentao das partculas de cimento,
forando o afloramento do excesso de gua. Esta segregao prejudica a
uniformidade, a resistncia e a durabilidade dos concretos.
5.3.1.3 Segregao
Segregao a perda de uniformidade da distribuio dos componentes do
concreto fresco. As diferenas nas massas especficas e nos tamanhos das
partculas dos materiais constituintes do concreto so as causas primrias da
segregao.
O fenmeno causado pela tendncia que os agregados maiores tm em se
separarem por deslocamento sob as foras da gravidade, sedimentando-se mais
que as partculas finas, quando encontra meios propcios, tais como; concretos
pobres ou secos ou com excesso de gua.
5.3.2 Propriedades do concreto endurecido
5.3.2.1 Condutibilidade Trmica
Aplica-se as condies de endurecimento dos elementos macios e tambm
nas propriedades isolantes das paredes de concreto O concreto endurecido segundo
BAUER apresenta condutibilidade trmica de 0,2 a 1,5 kcal/m,h,oC. Quanto maior a
densidade do concreto, maior sua eficincia condutiva.
10
A condutibilidade trmica nos slidos se processa seguindo a equao de
Fourier, em que o coeficiente de condutibilidade caracteriza o material:
Onde:
= quantidade de calor conduzido
= coeficiente de condutibilidade trmica
= rea
= gradiente de temperatura
= tempo
Equao 001 Condutibilidade trmica por Fourier
5.3.2.2 Condutibilidade Eltrica
O concreto um mau condutor de energia eltrica, com variaes em funo
da sua composio e umidade, BAUER1 atribui para concretos comuns de 300 kg de
cimento por m3 de dosagem, a resistncia varia de 104 a 107 ohms/cm2, entre as
idades de 1 a 800 dias, havendo um aumento de 1000 vezes em sua resistncia.
5.3.2.3 Deformabilidade
As formas de deformao do concreto dependem da ao de vrios fatores,
tais como: hidratao do cimento, solicitao mecnica, variaes hidromtricas e
trmicas. As solicitaes mecnicas so responsveis por dois tipos de deformao:
imediata (aparece logo aps a aplicao do carregamento) e lenta (aparece ao longo
do tempo com a manuteno do carregamento).
A deformao se d pelas cargas e intempries atuantes, no infindvel
processo de expanses e contraes, de maior ou menor grau, de acordo com sua
proteo a condies atmosfricas como umidade e variaes de temperatura.
Outro tipo de deslocamento que pode ocorrer devido s fundaes. Quando
a capacidade portante do solo no uniforme, os recalques diferenciais podem
aparecer, causando fissuramento.
5.3.2.4 Isolao Acstica
Devido aos rudos emitidos nos ambientes industriais e urbanos, o estudo das
propriedades acsticas do concreto se reveste de muita importncia, sendo, porm o
coeficiente de amortecimento deste material muito baixo, melhorando em eficincia
11
na absoro de rudos areos, absorvendo parte das ondas de energia das
vibraes sonoras atravs da atuao das paredes e das lajes
O concreto endurecido segundo BAUER apresenta condutibilidade de som na
ordem de 2500 a 4500 m/s em ensaios no destrutivos
O coeficiente de reduo de rudo tem um valor tpico de 0,27 para concretos
normais, e de 0,45 para concretos leves. Esses valores podem variar com a textura,
porosidade e pintura da superfcie.
5.3.2.5 Mdulo de Elasticidade
De acordo com BUEST apud MEHTA e MONTEIRO, o mdulo de elasticidade
pode ser definido como sendo a relao entre a tenso aplicada e a deformao
instantnea dentro de um limite proporcional adotado.
O entendimento do mdulo de elasticidade se faz necessrio para a anlise
das deformaes ocorridas em estruturas de concreto, quando submetido a
esforos. BUEST apud HELENE (2002) cita que a NBR 8522/03 determina trs
mtodos de determinao mdulos de deformao longitudinal, a saber:
Mdulo de deformao, esttico e instantneo, tangente
origem, tambm conhecido como mdulo de elasticidade
tangente inicial. Do ponto de vista prtico de ensaio
corresponde ao mdulo de elasticidade cordal entre 0,5 e
0,3fc. Convenciona-se indicar este mdulo de deformao
por Eci, geralmente expresso em GPa.
Mdulo de deformao, esttico e instantneo, secante a
qualquer porcentagem de fc. Em geral trabalha-se com o
mdulo cordal entre 0,5 e 0,4 fc, que equivalente ao
mdulo de elasticidade secante a 0,4fc, pois esta
geralmente a tenso nas condies de servio
recomendadas nos cdigos e normas de projeto de
estruturas de concreto. Convenciona-se indicar este mdulo
de deformao Ec, geralmente expresso em GPa.
12
Mdulo de deformao, elstico e instantneo, cordal entre
quaisquer intervalos de tenso ou deformao especfica.
Do ponto de vista prtico de projeto pouco utilizado.
5.3.2.6 Permeabilidade gua
A Permeabilidade ou percolao dar-se atravs dos poros micro capilares
intercomunicveis do concreto, sendo de acordo com HELENE1 maior em concretos
mais densos e compactos, pois neles h maiores presses capilares, e mnimas em
concretos saturados devido existncia de presso neutra.
O fator gua/cimento contribui bastante para a absoro de gua, segundo
experimentos publicados por HELENE1, a imerso de corpos de prova em gua a 1
cm de profundidade, com fator gua/cimento 0,40 a 0,60 com 28 dias de idade,
apresentaram altura de absoro capilar variando de 2 a 6 cm.
HELENE1 apud CARRONI classifica o concreto quanto a sua permeabilidade,
com idade pr-estabelecida a partir de 28 dias e sobre condies ideais de cura, e
considerando presses na ordem de 5*10-2 MPa em:
Bons coeficiente de permeabilidade 10-10
Normais coeficiente de permeabilidade 10-8
Deficientes coeficiente de permeabilidade 10-6
A velocidade de percolao pode ser determinada com base na lei de Darcy,
atravs da seguinte equao:
Onde:
V = velocidade de percolao da gua, em cm/s k = coeficiente de permeabilidade do concreto, em cm/s. H = presso de contato, em cm.a.c (centmetro coluna de gua) x = espessura do concreto percolado pela gua, em cm. Q = vazo de gua, em cm3/s S = rea da superfcie confinada por onde percola a gua, em cm2
Equao 002 Lei de Darcy
A absoro em relao massa pode ser definida com base na seguinte
equao:
13
Onde:
= absoro com relao massa (%), = massa de amostra saturada (kg), = massa de amostra seca (kg)
Equaes 003 - Absoro em relao massa
Onde:
= absoro com relao ao volume (%), = volume total do material (m
3)
Equaes 004 - Absoro em relao ao volume
5.3.2.7 Permeabilidade aos gases
Conforme HELENE1 a permeabilidade do concreto muito baixa em
argamassa de qualidade, sendo rara a determinao desta propriedade, referencia
ainda que sob condies iguais de presso, o penetra mais rpido que o ,
vapor ou gua, devido suas condies moleculares, e que a presso parcial dos
gases agressivos no ar muito baixa, sendo para o CO2 10-4 MPa e sua penetrao
no concreto limitada a zona de carbonatao, devido reduo da capilaridade.
A importncia do entendimento da permeabilidade dos gases agressivos
muito importante, em especial preveno de corroses em lajes e partes
superiores dos componentes da rede de esgoto, devido possibilidade de gerao
de sulfetos a partir do gs sulfdrico ( ), que com a oxidao reage com o
concreto, transformando-se em .
5.3.2.8 Porosidade
A porosidade certa frao do concreto ou de seus componentes, constituda
de espaos vazios composto de poros de vrias dimenses que podem ser por
ocupados por gases ou lquidos, preenchimento este, que se alterna por condies
ambientais, como: calor, umidade e presso, quando a porosidade interconectada
e comunicante havendo, pois, percolao de substncias.
A estrutura porosa de um material pode ser caracterizada por meio das
seguintes propriedades:
O volume percentual ocupado pelos poros;
A dimenso dos poros;
14
As conexes presentes entre os poros e o grau de interconexo;
A abertura dos poros na superfcie externa.
A porosidade pode ser expressa pela seguinte equao:
Onde:
= volume de vazios (%)
= porosidade (%)
= volume ocupado pelos porros (m3)
= volume total da matria (m3)
= volume ocupado pela matria slida
que constitui o material (m3)
Equao 005 Porosidade
5.3.2.9 Densidade
A densidade a relao entre a massa e o volume de um corpo, podendo ser
aparente ou absoluta, sendo a porosidade fator de influncia na densidade aparente,
podendo ser sintetizadas atravs das equaes:
Onde:
= densidade aparente (kg/m3)
= massa (kg)
= volume total da matria (m3)
= densidade absoluta (kg/m3)
= volume ocupado pela matria slida
que constitui o material (m3)
Equao 006 Densidades aparente e absoluta
A densidade de um concreto varia de acordo com seus componentes,
processo de adensamento utilizado em sua fabricao e ambiente no qual est
sendo mantido, apresentando em condies normais os seguintes valores:
DENSIDADES DE CONCRETOS COMUNS
Concreto no adensado 2,1 t/m3
Concreto comprimido 2,2 t/m3
Concreto socado 2,25 t/m3
Concreto vibrado 2,3 a 2,4 t/m3
Tabela 001 Densidades dos concretos comuns Fonte BAUER1
5.3.2.9.1 Empacotamento das partculas
O empacotamento de partculas consiste na melhor seleo da melhor proporo e do tamanho adequado dos materiais particulados, de forma que os
15
vazios maiores sejam preenchidos com partculas menores, cujos vazios sero novamente preenchidos com partculas ainda menores e assim sucessivamente.
A forma das partculas dos agregados influncia na trabalhabilidade, no ngulo de atrito interno em estado fresco, compacidade, afetando a densidade do concreto aps cristalizao.
Figura 002 Esquema terico do empacotamento das partculas. Fonte BUEST
As condies de porosidade e estrutura, de presso, calor e umidade so os
principais fatores do transporte de agentes no concreto, e esto sintetizados no
diagrama a seguir:
Figura 003 - Diagrama de percolao de substncias no interior de materiais porosos Fonte: BERTOLINI
16
5.3.2.10 Resistncia Compresso Axial
A resistncia compresso uma das propriedades mais importantes do
concreto endurecido, sendo a principal referncia utilizada para classificao de
concretos, quanto s propriedades mecnicas, segundo BUEST.
No Brasil o ensaio de resistncia compresso regulamentado pela NBR
5739/94, e pode ser utilizada para determinar a qualidade do concreto, por estar
relacionada estrutura interna do material, demonstrando estimativas de
desempenho.
BUEST apud (MEHTA e MONTEIRO, 2005), cita que o valor da resistncia
compresso obtido em ensaios de ruptura de corpos-de-prova de concreto para
cada idade de controle, geralmente 1 dia, 3 dias, 7 dias, 21 dias e 28 dias aps a
moldagem. Este valor influenciado diretamente pelo tamanho e formato dos
corpos-de-prova. As dimenses padro mais utilizadas em normas internacionais
possuem a forma cbica 15,0 x 15,0 x 15,0 cm e as cilndricas de 10,0 x 20,0 cm e
15,0 x 30,0 cm (ALMEIDA, 1990). O formato cbico mais utilizado na Europa e o
cilndrico nos Estados Unidos e Brasil.
5.3.2.11 Resistncia Trao na Flexo
Em sua pesquisa BUESTE cita que a determinao da resistncia trao na
flexo segundo a NBR NM 55/96, realiza em corpos-de-prova prismticos com
dimenses 15,0 x 15,0 x 50,0 cm, sendo que no ensaio, o vo livre possui 45,0 cm,
sendo moldados em duas camadas quando adensados por haste de socamento com
60 golpes por camada ou em uma nica camada quando adensado atravs de
vibrador eltrico.
5.3.2.12 Resistncia Trao por Compresso Diametral
Segundo BUEST, o ensaio de resistncia compresso diametral
conhecido internacionalmente como Brazilian Test, por ser desenvolvido pelo
pesquisador brasileiro Lobo Carneiro (NBR 7222/94), BUEST apud DE LARRARD
(1992), complementa que a resistncia trao por compresso diametral atinge o
seu valor mximo por volta dos 14 dias, ao contrrio da resistncia compresso,
que pode aumentar 10 a 20% de seu valor aps os 14 dias. Estes percentuais
podem sofrer alteraes conforme o tipo de concreto analisado.
17
5.3.2.13 Resistividade do concreto
HELENE1 apud NEVILLE conclui que a corrente eltrica do concreto
movimenta-se atravs de um processo eletroltico, apontando que a resistividade do
concreto varia de acordo com sua umidade, sendo que o concreto seco em estufa
apresenta resistividade na ordem de 102, enquanto que o concreto mido
apresenta resistividade em torno de 109.
A importncia do conhecimento da resistividade estar em sua relao com a
corroso, sendo resistividades baixas, em cerca de 30 a 50 apresentadas em
regies corrodas de concreto, comparada a resistividades de 130 a 150 em
regies de concretos no corrodos.
5.3.2.14 Retrao por secagem
A retrao dar-se devido evaporao de uma parte da gua contida dentro
da rede de poros capilares, que esto ligados superfcie, devido a um desequilbrio
entre a umidade relativa do ar e dos vazios capilares.
A perda de umidade promove segundo BUEST apud ACTIN o
desenvolvimento de meniscos em capilares cada vez mais finos provocando um
aumento das foras capilares geradas dentro do concreto, podendo pode levar a
uma contrao higromtrica da ordem respectivamente de 200x10-4 para um
concreto ou 3.000x10-6 para argamassas, podendo gerar fissuras.
Conforme a NBR 6118 admissvel com exceo das estruturas destinadas
conteno de gua, o aparecimento de fissuras. Elas geralmente aparecem nas
zonas de trao onde so diferentes as deformaes do ao e do concreto,
consideradas assim, de acordo com a agressividade ambiental, composta da
seguinte escala:
0,1 mm para peas no protegidas, em meio agressivo;
0,2 mm para peas no protegidas, em meio no-agressivo;
0,3 mm para peas protegidas.
18
5.4 COMPONENTES DO CONCRETO ARMADO
O concreto convencional um material compsito, composto de um
aglomerante (cimento Portland), gua. e de agregados (midos e grados),
denominado de concreto armado, quando recebe uma armadura, sendo o ao o
material mais utilizado como armadura.
O concreto de qualidade um material de alta durabilidade, apresentando
elevada resistncia compresso, sua vida til depende da natureza de seus
componentes, do grau de agressividade ambiental e das tcnicas construtivas
adotadas em sua confeco e aplicao. O concreto segundo a ABCP o segundo
material mais consumido pelo homem, a versatilidade desta pedra lquida
proporcionando a moldagem de formas caprichosas e a obteno de estruturas
ousadas compatveis com as nossas necessidades em construes, com custo
significativamente baixo.
5.4.1 O Cimento Portland
A indstria da construo civil dispe de trs aglomerantes inorgnicos, o
cimento, a cal e o gesso, em nossa pesquisa trataremos apenas do cimento, pois
o ligante utilizado na confeco de estruturas de concreto armado.
O cimento surgiu a partir dos estudos de Smeaton e Parker, no sculo XVIII,
sendo produzido industrialmente no sculo seguinte, como consequncia das
pesquisas de Vicat e Josef Aspdin, na Inglaterra em 1824. O nome Portland, foi o
nome dado por Aspdin em homenagem ilha britnica de Portland devido cor de
suas rochas. A primeira produo de cimento no Brasil se deu em 1892, por um
curto perodo de trs meses por iniciativa do Eng Louis Nbrega.
Podemos definir de cimento como um aglomerante hidrulico constitudo de
clnquer, gesso e adies, que em contato com a gua tem a capacidade de
endurecer e adquirir resistncia, conservando essa propriedade mesmo submerso.
Para produo de 1 tonelada de cimento (20 sacos), so utilizados, em mdia
1250 kg de calcrio
300 kg de argila
14 kg de minrio de ferro
40 kg de gesso
60 a 130 kg de combustvel ou 110 a 130 kW/h de energia
19
5.4.1.1 Componentes do cimento Portland
O cimento tem como constituintes fundamentais a Cal (CaO), a slica (SiO2), a
alumina (Al2O3), o xido de ferro (Fe2O3), a magnsia (MgO), o anidrido sulfrico
(SO3), alm do xido de titnio (TiO2), e os lcalis do cimento: xido de sdio (Na2O)
xido de potssio (K2O), contendo ainda substncia de menos importncia, de
acordo com BAUER1.
5.4.1.2 Principais propriedades
As propriedades do cimento dependem principalmente
Resistncia mecnica
Tempo de pega
Calor de hidratao
Durabilidade
5.4.1.3 Tipos de cimento Portland brasileiros
Designaes Siglas Norma ABNT
Classes de resistncia
Escria de alto-forno
Material pozolnico
Material carbnico
Comum CP I NBR-5732 25-32-40 - - -
Comum com adies
CP I-S NBR-5732 25-32-40 1-5 1-5 1-5
Composto com escria
CP II-E NBR-11578 25-32-40 6-34 - 0-10
Composto com pozolana
CP II-Z NBR-11578 25-32-40 - 6-14 0-10
Composto com filer
CP II-F NBR-11578 25-32-40 - - 0-10
De alto forno CP III NBR-5735 25-32-40 35-70 - 0-5
Pozolnico CP IV NBR-5736 25-32 - 15-50 0-5
Alta resistncia inicial
CP V-ARI NBR-5733 - - - 0-5
Tabela 002 Cimentos Portland produzidos no Brasil. Adaptado de SOUZA
5.4.2 Os Agregados
Normalmente, com poucas excees, os agregados usuais no Brasil, atendem bem aos requisitos tcnicos de resistncia, quando empregados em concretos at 40 MPa, desde que, sejam isentos de contaminantes e atendam em dimenses compatveis com as estruturas nas quais vo ser aplicados.
5.4.2.1 Classes
Adotaremos em nosso trabalho a NBR 9935 (ABNT, 2005), que define agregado como o material com propriedades adequadas, natural ou obtido por fragmentao artificial de pedra, de dimenso nominal mxima inferior a 100 mm e de dimenso nominal mnima igual ou superior a 0,075 mm.
20
5.4.2.2 Funo dos agregados
Contribuir com gros capazes de resistir aos esforos solicitantes;
Resistir ao desgaste e ao de intempries;
Reduzir as variaes de volume de qualquer natureza;
Contribuir para a reduo do custo do concreto.
Relao entre as propriedades do concreto influenciado pelas caractersticas do
agregado, segundo BUEST apud SBRIGHI NETO (2003).
Propriedades do concreto
Caractersticas relevantes do agregado
Resistncia mecnica
Resistncia mecnica Textura superficial Limpeza Forma dos gros Dimenso mxima
Retrao
Mdulo de elasticidade Forma dos gros Textura superficial Limpeza Dimenso mxima
Massa unitria
Massa especfica Forma dos gros Granulometria Dimenso mxima
Economia
Forma dos gros Granulometria Dimenso mxima Beneficiamento requerido Disponibilidade
Tabela 003 - Propriedades do Concreto Influenciado pelas Caractersticas do Agregado
5.4.2.3 Classificao dos agregados
Os agregados podem ser classificados segundo a origem, as dimenses das
partculas, o peso aparente e a forma.
5.4.2.3.1 Classificao segundo a origem
naturais: os que j se encontram em forma particulada na natureza, ex.: areia
e seixos rolados.
artificiais: os que so particulados ou compostos por processos industriais, a
partir de matrias primas como a rocha, escria de alto forno e argila.
reciclado: material obtido de rejeitos, subproduto da produo industrial,
minerao ou construo civil.
especial: agregado cujas propriedades podem conferir ao concreto ou argamassa um desempenho que permita ou auxilia no atendimento de solicitaes especficas em estruturas no usuais.
21
5.4.2.3.2 Classificao segundo as dimenses das partculas
midos: o agregado que passa na peneira de nmero 4 (malha quadrada com
4,8 mm de lado), ex. areias;
grados: todo o agregado que fica retido na peneira de nmero 4 (malha
quadrada com 4,8 mm de lado), ex. cascalhos e britas.
a) a areia, geologicamente, um sedimento clstico inconsolidado, de gro em
geral quartzoso de dimetros entre 0,06 e 2,0, originado atravs de
processos naturais ou artificiais de desintegrao de rochas ou proveniente
de outros processos industriais. Quando naturais so encontradas nos leitos
de alguns rios ou atravs de cavas em depsitos aluvionares.
AREIA TAMANHO (mm)
Fina < 0,42
Mdia 0,42 a 1,2
Grossa > 1,2
Tabela 004 Classificao da areia
b) a brita o produto da cominao de rochas segundo a NBR 7225
classificada em:
PEDRA DIMETRO MNIMO
(d em mm) DIMETRO MXIMO
(D em mm)
1 4,8 12,5
2 12,5 25,0
3 25 50
4 50 76
5 76 100
Tabela 005 Classificao da brita segundo NBR 7225
TERMINOLOGIA DIMENSES NOMINAIS (mm)
brita 0 4,8 < 9,5
brita 1 9,5 < 19,0
brita 2 19,0 < 25,0
brita 3 25,0 < 38,0
brita 4 38,0 < 76,0
Tabela 006 Classificao comercial da brita para construo civil
Pesquisas como as de CANOVAS E MEHTA, tm demonstrado que
agregados com dimenses superiores a 25 mm podem contribuir com patologias,
tais como: exsudao, trincas no concreto por fissuras do agregado provenientes
dos processos de desmonte e britagem, menor superfcie especfica, entre outras.
22
5.4.2.3.3 Classificao segundo o peso especfico aparente
Em relao ao peso aparente so considerados leves, mdios e pesados
Agregados Leves Agregados Mdios Agregados Pesados
vermiculita 0,3 calcrio 1,4 barita 2,9 argila expandida 0,8 arenito 1,45 hematita 3,2 escria granulada 1,0 cascalho 1,6 magnetita 3,3 granito 1,5
areia 1,5
basalto 1,5
escria 1,7
Tabela 007 Densidades aparentes mdias de alguns agregados Fonte: BAUER
5.4.2.3.4 Classificao segundo a forma
A forma diz respeito s caractersticas geomtricas, tais como:
arredondadas: partculas formadas pelo atrito com conseqente perda de
vrtices e arestas.
angulosos: agregado de rochas intrusivas britadas que possuem vrtices e
arestas bem definidas
lamelares ou achatadas: partculas cuja espessura cuja espessura
relativamente pequena em relao s outras dimenses
alongadas: partculas cujo comprimento consideravelmente maior que as
outras duas dimenses.
Figura 004 - Forma das partculas. Fonte BUEST apud (POOLE e SIMS, 1998).
5.4.2.3.5 Classificao segundo a textura
Define o grau de quanto superfcie do agregado
Lisa: possui menor aderncia pasta de cimento
spera: possui melhor aderncia pasta de cimento
23
5.4.3 A gua
A gua em um dos principais componentes do concreto, chegando a
representar cerca de 20% de seu volume, e influencia diretamente em sua
resistncia e vida til, seja no aspecto de dosagem, analisada neste trabalho no item
referente relao gua/cimento, ou como agente promotor de patologias quando
contaminada com agentes qumicos, fsicos ou biolgicos.
O uso da gua de abastecimento pblico para preparo do concreto, desde
que atendam as especificaes da Portaria n 518 do Ministrio da Sade est
dentro dos padres para usos em concreto convencional sem restries, sendo seus
requisitos padres da gua para amassamento do concreto so mencionados NBR-
NBR-15900.
5.4.4 O Ao
O ao utilizado em estruturas de concreto tem vrias funes, sendo as
mais importantes adicionar resistncia a trao, conter fissuras e aumentar a
esbeltez dos elementos, com conseqente diminuio do peso da estrutura.
Sua aplicao no concreto armado ocorre de duas formas, na forma passiva,
quando o concreto comum adicionado de vigas de ao, ou de forma ativa, com
ferragens tensionadas, recebendo em concreto protendido. Neste trabalho
trataremos apenas de ferragens passivas.
5.4.4.1 Classificao do ao
Os aos utilizados na construo civil no Brasil atendem s especificaes
NBR 7480/96 (Barras e Fios de Ao para Armaduras para Concreto), e so
classificados de acordo com suas caractersticas mecnicas (tenso de
escoamento), conforme as seguintes tabelas:
24
CA 25 Dimetro Nominal
(mm)
Massa Nominal (kg/m)
Resistncia escoamento (fy) (Mpa)
Limite de resistncia
(Mpa)
Alongamento mnimo em
10
Dimetro pino dobramento a
180 ((mm)
6,3 0,245
250 660 5%
25
8,0 0,395 32
10,0 0,617 40
12,5 0,963 50
16,0 1,578 64
20,0 2,466 100
25,0 3,853 110
32,0 6,313 125
40,0 9,865 160
Tabela 008 Caractersticas do ao CA 25 Fonte: UEPG
CA 50 Dimetro Nominal
(DN) (mm)
Massa Nominal (kg/m)
Resistncia escoamento (fy) (Mpa)
Limite de resistncia
(Mpa)
Alongamento mnimo em
10
Dimetro pino dobramento a
180 ((mm)
6,3 0,245
500 1,10 x fy 8 %
32
8,0 0,395 40
10,0 0,617 50
12,5 0,963 63
16,0 1,578 80
20,0 2,466 160
25,0 3,853 200
32,0 6,313 256
40,0 9,865 320
Tabela 009 Caractersticas do ao CA 50 Fonte: UEPG
CA 60 Dimetro Nominal
(mm)
Massa Nominal (kg/m)
Resistncia escoamento (fy) (Mpa)
Limite de resistncia
(Mpa)
Alongamento mnimo em
10
Dimetro pino dobramento a
180 ((mm)
3.40 0,071
600 1,10 x fy 8 %
20
4,20 0,109 25
5,00 0,154 30
6,00 0,222 36
7,00 0,302 42
8,00 0,395 48
9,50 0,558 57
Tabela 010 Caractersticas do ao CA 60 Fonte: UEPG
25
5.4.4.2 Aplicao
Em virtude de suas caractersticas cada categoria aplicada da seguinte forma:
aos CA-25 so admitidos em elementos de fundaes - estacas brocas e
baldrames
aos CA-50 so indicados para ferragem longitudinal de vigas, pilares,
estacas e blocos, Sendo o CA-50 S soldvel.
aos CA-60 admitem emendas soldveis, dobragem e alta resistncia.
Vergalhes de ao CA-60 so indicados para a produo de vigotas de lajes
pr-fabricadas, trelias, armaes para tubos, pr-moldados, armaes em
lajes e estribos.
arames de ao recozido suportam dobras e tores, sendo utilizados em
amarraes de armaduras para concreto.
5.4.4.3 Cuidados com o armazenamento do ao
Os Cuidados com a conservao do ao tm que ser observados desde o
recebimento, checando se:
Apresenta homogeneidade em suas caractersticas geomtricas;
No apresenta bolsas, fissuras, escamas ou outros defeitos superficiais, que
prejudiquem o seu uso;
No apresenta solda ou qualquer outro tipo de emenda;
No apresenta oxidao intensa.
Os aos utilizados nas armaduras devem ser armazenados em locais
abrigados contra as intempries, guas e qualquer outro agente oxidante, desde o
recebimento do fornecedor, at a montagem final nas formas, mantendo as
ferragens sempre isoladas do contato direto com o cho.
Os estoques de ao e das armaduras prontas devem ser em condies que
no interfiram na organizao da obra, e de forma que protejam o material de
empenamentos, contaminaes e oxidaes
26
.
Figura 005 Armazenamento e identificao da ferragem - Fonte: UEPG
5.4.4.4 Avaliao prtica da quantidade de ferragem em obra
Equao 007 Avaliao prtica da quantidade de ferragem em obra- Fonte: UEPG
Comparativo do ndice de armadura:
At 80 baixo
80 at 100 mdio
Maior que 100 alto
27
5.5 PRODUO DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO
5.5.1 Confeco das frmas
A frma pode ser definida como conjunto de componentes cujas funes
principais so dar forma ao concreto fluido, assegurando sua conteno at que o
mesmo adquira resistncia prpria, promovendo ainda a formao da superfcie em
condies desejadas de forma e de textura.
As frmas so utilizadas como molde de estruturas como fundaes, vigas,
pilares, paredes, escadas e lajes,
5.5.1.1 Requisitos de desempenho de uma forma
a) resistncia mecnica: apresentar resistncias e estabilidade s cargas e
esforos provenientes do peso prprio, dos operrios e equipamentos, e
ainda do concreto armado.
b) rigidez: manter as sees rgidas e indeformveis
c) acessibilidade: permitir acesso as operao de montagem da armadura,
lanamento e adensamento do concreto;
d) textura superficial adequada: possui superfcie de molde que promovam o
acabamento de projeto, sem aderir ao concreto.
e) estanqueidade: evitar a perda de gua e de finos de cimento durante a
concretagem, o que torna o concreto mais poroso;
f) inatividade de reagentes: no possuir materiais que reajam com o concreto.
g) segurana: apresentar rigidez e estabilidade suficientes para no colocar
em risco a segurana dos operrios e da prpria estrutura que est sendo
construda;
h) economia: apresentar custos compatveis com o projeto
5.5.1.2 Materiais para confeco de frmas
As frmas podem ser construdas em diversos materiais, como madeira,
chapas compensadas, plsticos, fibras, metais, etc. A escolha deve ser feita de
acordo com as caractersticas de projeto, cabendo um estudo da eficincia e eficcia
de aos da obra, projeto e disponibilidade de material.
28
Devido ao custo/benefcio, costuma-se usar madeiras com densidades
densidade em torno de 0,50 g/ cm3, e dimenses com as dimenses de 2,5 cm de
espessura e 30,0 cm de largura, com comprimento quando o comprimento em
torno de 3 a 4 metros.
5.5.1.3 Molde
Pea que permanece em contato direto com o concreto, proporcionando o
formato e a textura da pea.
Para os moldes so largamente empregadas chapas de madeira
compensada, podem ser protegidos por uma camada plastificante ou por resina.
5.5.1.3.1 Estrutura do molde
So os elementos que promovem a sustentao, o travamento e o
enrijecimento do molde, garantindo a manuteno das caractersticas determinadas
s frmas. Normalmente composta por gravatas, sarrafos acoplados aos painis e
travesses.
Quando confecciono em madeira, utiliza-se geralmente tbuas (2,5X30,0 cm),
sarrafos (2,5X5,0 cm; 2,5X10,0 cm) e caibros ou pontaletes (5,0X6,0 cm ou 7,5X7,5
cm), espaados de maneira que no permitam a deformao do molde.
5.5.1.3.2 Cimbramento ou escoramento
Estrutura com finalidade de apoiar as frmas horizontais (vigas e lajes),
suportando provisoriamente as cargas e foras atuantes (movimentao de
operrios, materiais, equipamentos, contraventamento, etc.) e transmitindo-as ao
piso ou ao pavimento inferior. constitudo genericamente por guias, pontaletes e
ps-direitos.
A madeira utilizada no cimbramento normalmente so pontaletes de 7,5x7,5
cm de pinho ou de peroba, com at 4,0 m ou no mximo 5,0 m de comprimento, ou
emprega-se tambm madeira rolia, com at 20,0 m de comprimento. Podendo
ainda utilizar-se cimbramento metlico, que permite maior versatilidade.
29
5.5.1.3.3 Acessrios
So componentes utilizados para nivelamento, prumo, calo e locao das
peas, sendo constitudos comumente por aprumadores, sarrafos de p-de-pilar e
cunhas.
5.5.1.4 Elementos de uma frma de pilar
Figura 006 Sistema de frma convencional para pilar Fonte: ALVES
5.5.1.5 Elementos de uma frma de viga
Pode-se dizer que o sistema de frmas constitudo pelos seguintes
elementos: molde, estrutura do molde, escoramento (cimbramento) e peas
acessrias.
Figura 007 Sistema de frma convencional para viga Fonte: ALVES
30
5.5.1.6 Elementos de uma frma de laje
Figura 008 Sistema de frma convencional para laje Fonte: ALVES
5.5.1.7 O Custo da Frma no Conjunto do Edifcio
Uma forma de qualidade tem que desempenhar adequadamente as suas
funes, podendo, de acordo com o porte ou o detalhe arquitetnico da estrutura as
formas apresentam em mdia, o seguinte percentual de custo com relao ao
edifcio:
custo da frma = 50% do custo de produo do concreto armado;
custo do concreto armado = 20 % do custo da obra como um todo;
custo da frma = 10% do custo global da obra.
importante observar o significativo custo das frmas, por ser um elemento
transitrio, porm de elevada importncia, assegurando qualidade edificao,
merecendo, pois, estudos para a racionalizao, como tcnicas de padronizao de
moldes e reutilizao, promovendo conseqente reduo de custos.
5.5.2 Confeco das armaduras
5.5.2.1 Corte dos ferros
Os aos podem ser contados por serras manuais, discos de corte abrasivos, ou
tesouras.
a) Arcos e serras de ao rpido - indicada para pequenas obras com laje pr-
fabricadas, tem como principal vantagem o menor investimento em
31
equipamentos e mobilidade e como desvantagem o fato de exigir maior tempo
de execuo e consequente maior custo de mo-de-obra;
b) Tesouras de corte - indicada para obras de pequeno mdio porte com lajes
macias ou mistas, com a vantagem de possibilitar maior rapidez no corte dos
vergalhes, exigindo, porm, maior esforo humano;
c) Mquinas de corte (n. 1, 2, 3 etc.) - indicada para obras de mdio a grande
porte, permitindo o corte de bitolas maiores.
d) Serra de corte (disco de corte) - para obras de mdio e grande porte, com o
corte rpido de qualquer tipo de bitola, tendo como principal desvantagem o
rudo provocado pela alta velocidade do disco.
5.5.2.2 Dobra dos ferros
O processo de dobra importante devido suas influncias na qualidade das
armaduras e nos processos de influncia em patologias, necessitando de
ferramentas e tcnicas adequadas para um bom desempenho, em conformidade
com os itens 6.3.4.1. e 10.3 da NBR 6118.
Os diferentes tipos de dobradura devem ser feitos com raios de curvatura que
respeitem as caractersticas do ao empregado; isto , sem que ocorra fissurao do
ao do lado tracionado da barra, tambm evitam o fendilhamento do concreto no
plano de dobramento da armadura, j que as curvaturas das barras de ao
introduzem tenses radiais de compresso no concreto.
A bancada de dobragem confeccionada em obra tem normalmente os
seguintes componentes:
Figura 009 Detalhe da bancada de dobragem - Fonte: UEPG
32
a) Pinos suportes: servem de apoio quando se faz fora para dobrar a barra e
impedem que a mesma escape da mesa.
b) Pino de dobra: o ponto onde se faz o dobramento da barra; o dimetro
interno da dobra ser aproximadamente igual ao dimetro do pino. Em obras
pequenas e mdias pode-se usar pinos feitos de ao fixados diretamente nos
pranches para servir de apoio na dobragem dos ferros com uma alavanca
(chave ou ferro de dobrar),
Categoria
Ensaio de trao (valores mnimos) Ensaio de
dobramento a 180
o Aderncia
Resistncia caracterstica de escoamento
(A)
(MPa) (F)
Limite de resistncia
(B)
(MPa) (F)
Alongamento em 10 (C)
(%)
Dimetro de pino
(D)
(mm)
Coeficiente de conformao
superficial mnimo
para 10 mm
CA-25 250 18 1,0
CA-50 500 8 1,5
CA-60 600 (E)
5 - 1,5 (A)
Valor caracterstico do limite mx. de escoamento (LE ou da NBR 6152 ou da NBR 6118). (B)
O mesmo que resistncia convencional ruptura ou resistncia convencional trao. Conforme a NBR 6152, o smbolo LR ou . (C) o dimetro nominal, conforme 3.4. (D)
Barras de nominal a 32 das categorias CA-50 devem ser dobradas sobre pinos de 8 . (E) mnimo de 660 MPa. (F)
Para efeitos prticos de aplicao desta Norma, pode-se admitir 1 MPa = 0,1 kgf/mm2.
Tabela 011 - Propriedades das barras e fios de ao destinadas a armaduras. Fonte: NBR-6118
A observncia dos dimetros de dobra dos vergalhes se faz necessrio para
impedir fissura no ao no local da dobra, fragilizando o ao e causando tenses
locais, h no mercado uma chapa que minimiza os efeitos da dobragem.
As chapas prontas possuem pinos de dobragem substituveis de acordo com
o dimetro do ao, e devem ser fixadas na bancada para servir de apoio para o uso
da ferramenta de dobragem, conforme imagem abaixo:
33
Figura 010 Chapa de dobragem Fonte: UEPG
Figura 011 Pinos de dobragem improvisados
Existem mquinas automatizadas de dobrar para uso em obras de mdio a
grande porte pode-se usar mquinas para realizar o trabalho de dobragem em srie
e exigem mo-de-obra qualificada para a operao do equipamento.
Figura 012 - Mquina de dobra automtica. Fonte: cortfer
5.5.2.3 Amarrao das ferragens
A amarrao feita com arame tranado n. 18, promovendo a solidarizao
das barras cortadas e dobradas armao, a amarrao feita com arame em par
tranado (no mnimo), aplicando-se tenso e toro simultnea, co energia suficiente
para garantir firmeza e impedir a movimentao do conjunto nas operaes de
transporte, encaixes nas formas e concretagem; cortando-se excedente de arame.
34
Os ns podem ser simples ou duplo.
a) N simples - usado para amarrar duas barras lisas e de menor bitola em um
n apenas, comum em solidarizao de armaduras de laje macia e
armaduras de pele;
b) N duplo - para bitolas maiores necessippoprio utilizar o n duplo.
Figura 013 Ns de amarrao de ferragem
Fonte: UEPG
Figura 014 N observado em ferragens na regio
Para o servio de amarrao se faz necessrio a instalao de uma bancadas
de amarrao, que na maioria das vezes as armaduras so montadas na prpria
obra e o mais prximo das frmas que iro receber a armadura. Pode-se, para isso,
utilizar bancadas secundrias para a amarrao das armaduras feitas com cavaletes
de madeira ou de barras de ferros.
5.5.2.4 Montagem das armaduras nas formas
Confeccionadas as armaduras a prxima etapa posicion-las nas formas
para a concretagem, com a finalidade de proporcionar a homogeneidade na
cobertura, recomenda-se usar espaadores entre o ao e as formas. Recomenda-se
instalar espaadores em duas faces da armadura, a face inferior e em uma das
laterais na armadura, antes de coloc-la na forma, facilitando a instalao das
demais.
Verificao recomendadas antes da concretagem
a) Conferir se as ferragens de cada elemento (pilar, viga, laje) obedecem s
especificaes de projeto em nmero e bitola de ferragem.
35
b) Conferir posicionamento dos estribos, em especial nas sees inferiores junto
s barras longitudinais.
c) Nas lajes colocar no mnimo 5 espaadores por metro quadrado.
d) Instalar os caranguejos
e) Amarrao das armaduras das lajes - deve amarrar alternadamente as barras
cruzadas nas lajes (n sim, n no).
f) Verificar a necessidade de armaduras de pele em vigas e pilares e em pontos
prximos s caixas e tubulaes.
g) Conferir o posicionamento dos embutidos (caixas, tubulao) e aberturas.
h) No caso de armadura muito densa, evitar obstruir a passagem do vibrador.
i) Protetores de pontas - luvas plsticas que so colocadas nas pontas de ferro
(esperas) para proteger os operrios de cortes acidentais.
5.5.2.5.1 Emenda de ferros
As emendas devem ser evitadas pois quase sempre acrescentam custos e
podem a vir a comprometer a segurana, quando necessrias tm que ser feita por
profissionais e tcnicas adequadas, sendo os principais mtodos:
a) Emenda por transpasse - devem ser desalinhadas e o mnimo transpasse em
vergalhes de 80 vezes o dimetro da barra e a distncia entre as barras
deve seguir a norma de acordo tambm com o dimetro;
b) Emendas com luvas - so luvas prensadas e/ou rosqueadas que exigem
clculo especfico feito para cada situao e executadas em oficinas com
equipamentos apropriados;
c) Emendas por solda - existe norma especfica para aos soldados e as
condies de aceite aps ensaios prprios. As emendas com solda podem
ser por caldeamento e por eletrodo (mais comum) e ainda com sistema de
soldagem com cadinhos (moldes
36
Figura 015 Processos de emendas de vergalhes - Fonte: UEPG
5.5.2.5.2 Uso de espaadores
Os espaadores so dispositivos instalados nas armaduras, com a finalidade
de garantir o cobrimento de concreto na armadura, existem vrios tipos de
espaadores e podem ser confeccionados de vrios tipos de materiais.
a) Espaadores de argamassa (picols): so as mais econmicas e de maior
emprego, e podem ser confeccionada em obra, por meio de moldagem em
formas de madeira, isopor, forma de gelo, caixa de ovos, etc. Adotando-se
cuidados para uma pastilha resistente e impermevel.
Figura 016 Pastilhas de argamassa Figura 017 Pastilhas de plstico
b) Pastilhas plsticas: disponveis para venda em vrios formatos e tamanhos de
acordo com o tipo de estrutura e dimetro da ferragem e espessura de
cobrimento. Possuem a vantagem de fcil aplicao, porm tm menos
aderncia quando comparadas com as pastilhas de argamassa e sofrem
comportamento diferente de variao trmica em relao ao concreto.
37
5.5.3 Dosagem do concreto
o proporcionamento adequado e mais econmico dos componentes do
concreto (cimento, gua, agregados, adies e aditivos), segundo a ABCP.
O mtodo ABCP uma adaptao do mtodo da ACI (American Concrete Institute), para agregados brasileiros para produo de concretos de consistncia plstica a fluida, fornecendo uma primeira aproximao da quantidade dos materiais devendo-se realizar uma mistura experimental.
Para efetuar a dosagem, se obedece ao seguinte esquema:
Figura 018 Fluxo para determinar o trao do cimento Fonte: ABCP
A resistncia de dosagem do concreto estimada para testes em 28 (vinte e
oito dias), atravs da expresso:
, onde = desvio padro
Equao 008 Avaliao resistncia de dosagem do concreto
DESVIO PADRO CLASSE CONTROLE
= 4,0 MPa A Rigoroso = 5,5 MPa B Razovel = 7,0 MPa C Regular
Tabela 012 Desvio padro de controle p/ concreto - Fonte: ABCP.
Caractersticas
dos materiais
Cimento
Agregados
Concreto
Fixar a relao
gua/cimento
Consumo de
materiais
Apresentar o
trao
38
Etapa: 01
Aps a feita a caracterizao e seleo dos materiais, nos aspectos de
granulometria e massa especfica, faz-se a determinao do fator gua/cimento,
considerando a resistncia mecnica desejada ao concreto.
Etapa: 02
Vamos adotar como exemplo um concreto de 25 MPa, lanando mo da
curva de Abrams, para esta resistncia encontramos o fator gua/cimento de 0,58.
Grfico 001 - Curva de Abrams. Fonte: ABCP.
Etapa: 03
Consiste em determinar o consumo dos materiais: gua, cimento e
agregados.
a) Estimando o consumo de gua :
Consumo aproximado de gua (l/m3)
Abatimento (mm)
mximo agregado grado (mm) 9,5 19,0 25,0 32,0 38,0
40 a 60 220 195 190 185 180
60 a 80 225 200 195 190 185
80 a 100 230 205 200 195 190
Tabela 013 - Consumo gua/abatimento/agregado grado - Fonte: ABCP.
39
b) Determinando o consumo de cimento , que depende do consumo de gua.
Equao 009 Clculo do consumo do cimento
c) Determinao do consumo de agregado grado ):
Nesta etapa verificamos os teores timos de agregado grado em funo da
dimenso mxima do agregado grado e mdulo de finura da areia.
Consumo aproximado de gua (l/m3)
MF mximo agregado grado (mm)
9,5 19,0 25,0 32,0 38,0
1,8 0,645 0,770 0,795 0,820 0,845
2,0 0,625 0,750 0,775 0,800 0,825
2,2 0,605 0,730 0,755 0,780 0,805
2,4 0,585 0,710 0,735 0,760 0,785
2,6 0,565 0,690 0,715 0,740 0,765
2,8 0,545 0,670 0,695 0,720 0,745
3,0 0,525 0,650 0,675 0,700 0,725
3,2 0,505 0,630 0,655 0,680 0,705
3,4 0,485 0,610 0,635 0,660 0,685
3,6 0,465 0,590 0,615 0,640 0,665t
Tabela 014 - Consumo gua/MF/agregado grado - Fonte: ABCP.
Utilizaremos a seguinte equao:
Onde
= volume do agregado seco por m3 de
concreto
= massa unitria compacta do agregado grado
Equao 010 Clculo do agregado grado
importante se observar o critrio do menor volume de vazios, para
promover a maior massa unitria compacta com britas.
Britas Proporo
B0,B1 30% B0 e 70% B1
B1,B2 50% B1 e 50% B2
B2,B3 50% B2 e 50% B3
B3,B4 50% B3 e 50% B4
Tabela 015 Mistura brita em funo do dimetro - Fonte: ABCP.
40
d) Determinao do consumo de agregado mido ):
Equao 011 Clculo do menor volume de vazios
Equao 012 Clculo do agregado mido
Etapa: 04
Apresentao do trao: cimento: areia: brita: a/c
Equao 013 Clculo do trao
Etapa: 05
Onde
= consumo de gua requerida = consumo de gua inicial = abatimento requerido = abatimento inicial
Equao 014 Clculo do agregado grado
Cuidados e correes:
a) Falta de argamassa: acrescentar areia, mantendo constante a relao a/c
b) Excesso de argamassa: acrescentar brita, mantendo constante a relao a/c
c) Agregados com alta absoro de gua: acrescentar no consumo de gua
5.5.4 Cura do concreto
o nome das atividades feitas aps a concretagem, para evitar a evaporao
da gua do concreto (pela ao do sol e dos ventos) e permitir a completa
hidratao do cimento. Uma boa cura evita tambm a formao de fissuras
41
(pequenas trincas) na superfcie do concreto, que alm de causarem m aparncia,
podem comprometer sua durabilidade
Aps a hidratao do cimento, tem incio a um processo fsico de
endurecimento, consequncia de reaes qumicas de hidratao, havendo
aglutinao do material, conduzindo a construo de um esqueleto slido, sendo
este processo inicial denominado de tempo de pega, e deve ser regulado em funo
dos tipos de aplicao do material, devendo-se processar em perodos superiores h
uma hora, para as operaes de manuseio e lanamento. Aps a pega em
consequncia da hidratao vem o processo de cura ou endurecimento.
O tempo de durao da cura em funo das condies ambientais locais
(temperatura, umidade, ventos, etc.), da composio do concreto e da agressividade
do meio-ambiente durante o uso, podendo-se lanar mos de membranas de cura,
tais como o Nitrobond-Ar, que aspergido sobre o concreto formando uma pelcula
diminuindo a evaporao da gua do concreto, promovendo uma cristalizao mais
eficiente.
A cura inadequada influencia negativamente na resistncia e na durabilidade
do concreto, provocando fissura e deixando a camada superficial fraca, porosa e
permevel, vulnervel entrada de substncias agressivas provenientes do meio-
ambiente.
A cura resume-se em manter a superfcie do concreto mida, sombreada e
protegida, durante um perodo que a norma brasileira recomenda como sendo de
pelo menos 7 dias, podendo ser estendido h at 14 dias, dependendo das
condies locais. Para isso so utilizados os seguintes procedimentos:
Irrigar periodicamente a superfcie com gua;
Cobrir a superfcie com areia molhada, serragem molhada, ou estopas ou
mantas midas;
Recobrir a superfcie com painis ou lonas plsticas impermeveis, que
impedem a evaporao.
O dia ensolarado em nossa regio tocantina com clima quente e arejado
representa o mximo risco ao concreto, necessitando de cuidados especiais no
processo de cura.
42
5.6 MECANISMOS DE CORROSO DAS ARMADURAS
O processo de degradao do concreto pode dar-se principalmente atravs
de fatores qumicos e fsicos, de acordo com agentes agressivos do meio ambiente
e processos fsicos com retraes na cura e esforos de solicitaes estruturais,
influenciadas pelas tcnicas construtivas adotadas.
Apresento uma pesquisa de SOUZA em vrios pases sobre a origem da
patologia em estruturas de concreto.
Causas dos problemas patolgicos em estruturas de concreto
Fontes de pesquisas Concepo e
projeto Materiais Execuo
Utilizao e outras
Edwad Grunau 44 % 18 % 28 % 10 %
D.E. Allen (Canad) 55 % 49 C.S.T.C. (Blgica) 46 % 15 % 22 % 17 %
C.E.B. Boletim 157 50 % 40 10 % FAAP Veroza (Brasil) 18 % 6 % 52 % 24 % B.R.E.A.S. (Reino Unido) 58 % 12 % 35 % 11 %
Bureau Secutitas 88 % 12 % E.N.R (USA) 9 % 6 % 75 % 10 %
S.I.A (Suia) 46 % 44 % 10 %
DoV Kaminetzky 51 % 40 % 16 % Jean Blvot (Frana) 35 % 65 %
L.E.M.I.T. (Venezuela) 19 % 5 % 57 %
Tabela 016 - Causas das patologias em estruturas de concreto - Fonte: SOUZA
5.6.1 Fatores favorveis a corroso
5.6.1.1 Reaes lcali-Agregados
Este fator consiste na formao e expanso de volume de produtos
gelatinosos, consequncia da combinao dos lcalis do cimento com a slica ativa
finamente dividida, presentes nos agregados, causando riscos durabilidade dos
concretos.
HELENE1 em referncia ao American Society for Testing and Materials, cita
que os agregados com concrees ferruginosas, provenientes de rochas de
alterao, contendo piritas (Sulfeto de ferro ) encontradas em granitos,
gnaisses, rochas sedimentares e certas areias; bem como, geotita (xido de ferro
hidratado encontrado em concentraes laterticas), marcasita e pirrotita; so
compostos passveis de expanso e solubilizao ao oxigenarem-se.
43
5.6.1.2 Carbonatao do Concreto
Consiste na reduo da alcalinidade do concreto, atravs da reao do CO2
presente na atmosfera com outros gases cidos tais como SO2 e H2S, sendo
progressivamente reduzida com a profundidade, segundo HELENE1 ocorre a partir
da reao principal, sendo que, os concretos porosos e com fissuras fornecem
ambientes mais propcios a carbonatao acentuada, sendo a carbonatao danosa
s armaduras devido aerao, favorecendo a oxidao do ao.
5.6.1.3 Presses internas
O processo de corroso progressivo das armaduras forma de xi-hidrxidos
de ferro, externando mancha marrom-avermelhadas na superfcie do concreto, que
passam a ocupar volumes de 3 a 10 vezes (HELENE1 apud FERNNDEZ
CNOVAS) superiores ao volume original, causando presses de expanso
superiores a 15 MPa, provocando o fissuramento do concreto paralelamente
armadura corroda, favorecendo a penetrao cclica de agentes agressivos,
promovendo o lascamento e evoluindo para o desplacamento do concreto.
5.6.2 Condies essenciais para a corroso das armaduras
A corroso das armaduras pode se manifestas de forma local, denominada de
pites quando o filme passivador rompe-se localmente, ou de forma generalizada
atingindo todo o perfil.
De acordo com HELENE1, apud (RUSH, 1975), esta corroso conduz
formao de xidos/hidrxidos de ferro, produtos de corroso avermelhados,
pulverulentos e porosos, denominados ferrugem, e s ocorre nas seguintes
condies.
Deve existir um eletroltico;
Deve existir uma diferena de potencial;
Deve existir oxignio; e
Podem existir agentes agressivos.
44
5.6.2.1 O Eletroltico
A gua est sempre presente no concreto e, geralmente, em quantidade
suficiente para atuar como um eletrlito, principalmente em obras expostas a
exposto s intempries, podendo ser combinada com solues de hidratao como
a portlandita Ca(OH)2, De acordo com HELENE1, a umidade do concreto pode ser
referenciada com base na umidade relativa do ar sob condies de temperatura a
25C, conforme a seguinte tabela:
Umidade Relativa do Ar %
Umidade de equilbrio
% gua
l/m3
40 3 70
65 4 95
95 8 190
Tabela 017 Teor de U.R. x Teor de umidade no concreto a 25C (Fonte: Helene1)
5.6.2.2 A Diferena de Potencial
Quando o ao envolto em uma soluo h liberao de tomos do metal
para a soluo aquosa, transformando-se em ctions de ferro (Fe++), carregando a
camada superficial do ao com carga negativa, formando assim; um potencial de
equilbrio reversvel, o que segundo HELENE1, no gera fora eletromotriz, mas na
presena de reagentes pode combinar o eltron liberado na reao de formao do
on ferroso, passando a existir uma diferena de potencial.
Figura 019 Clula de corroso (Fonte: Helene1)
45
HELENE1 apud BURY & DOMUNE a atesta a medio de altas diferenas de
potencial em ~300mV em regies de estrutura corroda, comparada com a baixa
diferena de potencial ~30mV em regies de uma estrutura no corroda.
Essa diferena de potencial quando produzida em diferentes pontos da barra,
devido a fatores como diferena de umidade, concentrao salina, aerao, tenses
no ao ou no concreto, geram a formao de uma cadeia de micro-pilhas
conectadas em srie, sucessveis a inverso de polaridade, ocasionando a corroso
generalizada, ou quando os anodos tm dimenses reduzidas e estveis, produzem
a corroso localizada. Sendo esta mais danosa devido a sua intensidade,
ocasionando perda de eltrons e a dissoluo do material, podendo ser denominada
de corroso sob tenso.
HELENE1 apud PETROCO-KINO descreve que o potencial de corroso do
ferro no concreto pode variar de +0,1 a -0,4 V, sofrendo interferncia da umidade,
permeabilidade e temperatura.
Fatores que favorecem a diferena de potencial
diferentes esforos aplicados sobre a barra de ao
diferentes zonas em composio e estrutura no ao
diferentes zonas de aerao
5.6.2.3 O Oxignio
Componente essencial no processo de reao, aliado ao eletrlito e ao hidrxido
de clcio, desencadeia vrios processos, gerando uma gama de xidos e hidrxidos.
5.6.2.3.1 Oxidao
Processo desencadeado nas zonas andicas, no qual ocorre a perda de eltrons,
devido o aumento de cargas positivas de um on, havendo combinao de uma
substncia com o oxignio.
+
5.6.2.3.2 Ferrugem
Produto das reaes de corroso, havendo vrios tipos de formaes de acordo
com os componentes do processo reativo.
a) Hidrxido frrico (expansivo)
+ +
46
+ +
b) Hidrxido ferroso (fracamente solvel)
+ + +
+
c) xido frrico hidratado geotita ou lepidocrocita (expansivo)
*
d) xido ferroso hidratado (expansivo)
5.6.2.3.3 Reduo
Processo que ocorre nas zonas catdicas em condies neutras e com
oxigenao, promovendo ganho de eltrons devido diminuio do nmero de
cargas positivas de um on.
+ +
5.6.2.4 Agentes agressivos
Substncias presentes no concreto (cimento, agregados, gua ou aditivos) que
impedem a formao ou atacam a pelcula de passivao, acelerando a corroso.
Dentre estas; so citadas as seguintes:
Ction amnio ( )
Dixido de carbono ( )
Gs sulfdrico ( )
ons cloretos ( )
ons sulfetos
Nitritos ( )
xido de enxofre ( e )
xido de sdio (( )
5.6.2.4.1 ons cloretos ( )
Altos teores de cloretos podem causar patologias no concreto, agindo a partir
das reaes de hidratao, acelerando a pega e a resistncia inicial e reduzindo as
resistncias em longo prazo, contribuindo para a corroso das armaduras e o
47
aparecimento de eflorescncia, alm da formao de compostos expansivos como
os cloroaluminatos clcicos.
CLASSE DO CONCRETO CLORETOS (ml/litro)
Concreto protendido 500
Concreto armado 1000
Concreto simples 4500
Tabela 018 - Cloretos na gua de amassamento segundo NBR-15900. Fonte: BATTAGIN
Reao desencadeada sem consumir o nion cloreto, tem alta ciclagem,
causando grandes corroses
+
+ + (ferrugem)
NEVILLE segundo HELENE1 constatou que apenas 0,6% de cloretos ( )
so suficientes para reduzir a resistividade de uma argamassa em cerca de 15
vezes, sendo que em uma mesma argamassa quando h diferentes teores de
cloretos, existem diferenas de potencial, promovendo a corroso. Ainda segundo os
mesmos pesquisadores, os dados quantitativos sobre o percentual de cloreto
necessrio para corroer uma armadura na ordem de 0,03% para concreto
protendido e de 2,0% para concreto armado.
A NBR 6118 limita a quantidade de cloretos no concreto em 500 de
concentrao de cloretos na gua de amassamento, sendo encontrado para a
relao gua/cimento de 0.5, concentraes de 600 a 40000 . Contaminao
estas e outras que percolam dentro do concreto por migrao, fator influenciado por
aes ambientais ou de adio de agentes corrosivos durante a limpeza de produtos
com alta concentrao de cloro, a exemplo o cido muritico.
5.6.2.4.2 ons sulfatos (
Segundo BATTAGIN, teores de sulfatos acima de 2000 mg/l comprometem a
estabilidade do concreto, podendo causar a deteriorao por expanso causada
pela formao de componentes deletrios, gesso e etringita secundrio (3CaO.
Al203. 3CaSO4. 32H2O).
A reao ocorrida sem o consumo do on sulfato, sendo segundo HELENE1,
apud TANAKA, ocorre nas formas , , formando:
2Fe + + +
48
+ + +
+ + (ferrugem)
5.6.2.4.3 Reaes lcali-agregado (AAR)
Consiste na reao de alguns ons, tais como, Na+, K+ e OH-, quando
dissolvidos nas solues do concreto, em porcentagem acima de 0,6% (SOUZA,
1999), com alguns agregados, gerando produtos expansivos, causando degradao
do concreto.
Os produtos mais favorveis a estas reaes so a slica amorfa (reao
lcali-slica), agregados de natureza dolomtica (reao lcali-carbonatos), produtos
estes, contidos no cimento, agregados, gua ou aditivos.
49
5.7 INFLUNCIAS DO MEIO AMBIENTE NO CONCRETO ARMADO
As influncias do meio ambiente sobre o concreto armado e nos mecanismos
de corroso em armaduras so processos muito complexos, e dar-se por reaes
qumicas e cristalizaes, neste trabalho ser abordado o processo eletroqumico
em meio aquoso, ocorrido com a formao de uma clula de corroso ou pilha.
HELENE2 cita que o meio ambiente no qual se insere a estrutura e que, em
ltima instncia, o agente promotor da eventual corroso, tambm deve ser
considerado. de se esperar que regies com atmosfera seca e pura no agridam
tanto a estrutura quanto atmosferas midas e fortemente contaminadas por gases
cidos e fuligem, acentuando-se em locais quentes e midos, onde o risco de
condensao.
O ar atmosfrico uma mistura de ar seco e vapor de gua, sendo a
quantidade de gua varivel quantidade mxima em suspenso conhecida como
saturao, que aumenta em funo da temperatura, o ndice de umidade do ar
determinado pela umidade relativa (U.R.), que a relao entre o contedo de vapor
de gua na atmosfera e o valor de saturao para uma dada temperatura,
obedecendo seguinte classificao.
CLASSIFICAO UMIDADE RELATIVA (U.R.)
Ar seco at 30%
Ar normal entre 50 e 60%
Ar mido entre 80 e 90%
Ar saturado 100%
Tabela 019 - Tabela de Umidade Relativa do Ar Fonte HELENE1
A U.R. acima de 75% acentua a velocidade da corroso atmosfrica quando
combinada a agentes corrosivos, acelerando o processo corrosivo, sendo meio de
dissoluo e transporte de reagentes a camadas mais profundas do concreto.
5.7.1 Classificao do Meio ambiente quanto a Atmosfera
As caractersticas ambientais dos locais onde se localizam as estruturas de
concreto armado, em ltima instncia, so o agente promotor da eventual corroso,
sendo a atmosfera mida e fortemente contaminada por gases cidos e fuligem mais
50
propcia a formao do processo corrosivo, quando comparada com atmosfera seca
e pura.
Classe de agressividade
ambiental Agressividade
Classificao geral do tipo de ambiente para efeito d
projeto
Risco de deteriorao de
estrutura
I Fraca Rural
Insignificante Submersa
II Moderada Urbana1), 2) Pequeno
III Forte Marinha1)
Grande Industrial1), 2)
IV Muito forte Industrial1), 3)
Elevado Respingo de mar
1) Pode-se admitir um microclima com uma classe de agressividade mais branda (um nvel acima) para ambientes internos secos (salas, dormitrios, banheiros, cozinhas e reas de servio de apartamentos residenciais e conjuntos comerciais ou ambientes com concreto revestido com argamassa e pintura). 2) Pode-se admitir uma classe de agressividade mais branda (um nvel acima) em: obras em regies de clima seco, com umidade relativa do ar menor ou igual a 65%, partes da estrutura protegidas de chuva em ambientes predominantemente secos, ou regies onde chove raramente. 3) Ambientes quimicamente agressivos, tanques industriais, galvanoplastia, branqueamento em indstrias de celulose e papel, armazns de fertilizantes, indstrias qumicas.
Tabela 020 - Classes de agressividade ambiental Fonte: NBR 6118
As classes atmosfricas, de acordo com a concentrao de poluentes, podem
ser agrupadas em classes, levando-se em considerao ambientes ao ar livre em:
Atmosfera Rural, Atmosfera Urbana, Atmosfera Marinha, Atmosfera Industrial e
Atmosfera Viciada.
5.7.1.1 Atmosfera Rural
Caracterizada por possuir baixo teor de poluentes com concentrao de
partculas em suspenso segundo HELENE1 em cerca de por situar-se
longe de fontes emissoras de poluio, apresenta meio para um processo muito
lento de reduo da proteo qumica proporcionada pelo cobrimento do concreto.
5.7.1.2 Atmosfera Urbana
Os grandes centros urbanos possuem uma atmosfera com alta concentrao
de agentes agressivos, em especial o xid