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CONSERVAÇÃO E REABILITAÇÃO DA
CONSTRUÇÃOÇ
APOIO À DISCIPLINA
Docente: Pedro Lança
- Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Beja
Conservação e Reabilitação da ConstruçãoPedro Lança
ÍNDICEÍNDICE
1. Durabilidade de estruturas de betão armado1 1 Introdução1.1 Introdução1.2 Qualidade como condição de durabilidade1.3 Regulamentação actual sobre a durabilidade1 3 1 E i ê i d NP ENV 206 E 3781.3.1 Exigências da NP ENV 206 e E-3781.3.2 Parâmetros que afectam a durabilidade2. Deterioração de estruturas de betão armado 2.1 Deterioração química e corrosão2.1.1 Mecanismos de deterioração2.1.2 Ataque químico2.1.3 Corrosão das armaduras
2
Conservação e Reabilitação da ConstruçãoPedro Lança
Durabilidade de estruturas deDurabilidade de estruturas de betão armado
3
Conservação e Reabilitação Durabilidade de estruturas de betão armadoda ConstruçãoPedro Lança
Durabilidade de estruturas de betão armadoIntrodução
> Características fundamentais do> Características fundamentais do betão como material de construção:
1. Resistência à acção das forças a que está sujeita;
2. Resistência às acções ambientais com a passagemdo tempo ou durabilidadedo tempo, ou durabilidade.
(Fonte: Martini)
4(Costa, 2005)
Conservação e Reabilitação Durabilidade de estruturas de betão armadoda ConstruçãoPedro Lança
Durabilidade de estruturas de betão armadoIntrodução
> No início da utilização do betão armado:
•Betões e ligantes de baixas resistências
•Peças com maiores dimensões Maior durabilidade
•Maiores dosagens de cimento
durabilidade das
armaduras•Espessuras de recobrimento elevadas
C l ã d b tã i id d5
•Colocação do betão mais cuidada
Conservação e Reabilitação Durabilidade de estruturas de betão armadoda ConstruçãoPedro Lança
Evolução das resistências médias à
Durabilidade de estruturas de betão armadoIntrodução
Evolução das resistências médias à compressão do betão aos 28 dias fabricado
com cimento portland
Curva tensão-extensão de dois tipos de aços diferentesp ç
(Coutinho, 1998)(Aço macio)
6
Conservação e Reabilitação Durabilidade de estruturas de betão armadoda ConstruçãoPedro Lança
> Utilização actual do betão armado
Durabilidade de estruturas de betão armadoIntrodução
> Utilização actual do betão armado
• Conhecimento propriedades Diminuição 1 Deficiente• Conhecimento propriedades• Métodos de cálculo da secção
resistente
• Aumento da quantidade de
1. Deficiente protecção natural das armaduras pela elevada
• Aumento da quantidade de armadura
• Dificuldade passagem e acomodação do betão fresco
Betão mais poroso
alcalinidade do betão envolvente
2. O betão• Utilização de sobre dosagens
de água
p
• Recobrimento mais pequeno
2. O betão envelhece
3. Necessidade de ã d• Recobrimento mais pequeno
• Construções de betão pré-esforçado, com secções mais reduzidas e com o aço
Betão armado mais sensível a fenómenos de corrosão
manutenção da estrutura
7
çsujeito a tensões mais elevadas
de corrosãoConceito de
DURABILIDADE
Conservação e Reabilitação Durabilidade de estruturas de betão armadoda ConstruçãoPedro Lança
Durabilidade de estruturas de betão armadoQualidade como Condição de Durabilidade
Qualidade como Condição deQualidade como Condição de Durabilidade
8
Conservação e Reabilitação Durabilidade de estruturas de betão armadoda ConstruçãoPedro Lança
D bilid d
Durabilidade de estruturas de betão armadoQualidade como Condição de Durabilidade
> Durabilidade
Uma estrutura é considerada durável se durante a sua vida•Uma estrutura é considerada durável se durante a sua vida conserva os requisitos de projecto em termos de segurança, de funcionalidade e estética, sem custos de manutenção não previstos (Andrade 1996)previstos. (Andrade,1996)
•O desempenho de estruturas de betão armado ao longo da id ã d lh d l t dsua vida não pode ser melhorado apenas pelo aumento da
qualidade dos materiais utilizados. (CEB, 1992)
•Terá que se actuar em fase de projecto de estrutura e arquitectura, a nível de processos de execução da obra e nos procedimentos relativos à inspecção e manutenção (incluindo
9manutenção preventiva) (CEB, 1992)
Conservação e Reabilitação Durabilidade de estruturas de betão armadoda ConstruçãoPedro Lança
Durabilidade de estruturas de betão armadoQualidade como Condição de Durabilidade
> Durabilidade
“Uma falta de controlo da qualidade durante a• Uma falta de controlo da qualidade durante a construção e a existência de planos inadequados de inspecção e manutenção da durabilidade durante a vida de serviço das estruturas também tem umavida de serviço das estruturas também tem uma contribuição importante para esta situação.”
" T d i t f b tã i l b tã•" … Tudo isto faz que o betão, e em especial o betão armado, seja um material muito vulnerável e pouco estável; a sua duração não será provavelmente muito longa “longa.“
Eng. Sousa Coutinho
10
g"O fabrico e as propriedades do betão"
Conservação e Reabilitação Durabilidade de estruturas de betão armadoda ConstruçãoPedro Lança
Durabilidade de estruturas de betão armadoQualidade como Condição de Durabilidade
> Metodologia preventiva
FiscalizaçãoProjecto Fiscalização adequada
Projecto adequado
Elaboração de Planos de Manutençãode Manutenção
(inspecções periódicas)
Durabilidade11
Durabilidade (qualidade)
Conservação e Reabilitação Durabilidade de estruturas de betão armadoda ConstruçãoPedro Lança
Durabilidade de estruturas de betão armadoQualidade como Condição de Durabilidade
> Metodologia curativaInspecção e Ensaio
- avaliação intensidade e extensão dos danos;- determinação dos agentes agressores e mecanismos de deterioração
Elaboração de Plano de Manutenção
Projecto de recuperação (incluir os requisitos de durabilidade e eventuais planos de monitoragem)
Durabilidade12
Durabilidade (qualidade)
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> Correspondência entre causas e as fases do processo de construção
Durabilidade de estruturas de betão armadoQualidade como Condição de Durabilidade
fases do processo de construçãoFonte de pesquisa Concepção e
Projecto Deficientes
Materiais Inadequados
Má Execução
Deficiente utilização
e/ou manutençã
Outras falhas
manutençãoF. Gabaldón (Madrid, 82)
Espanha 41 13 31 11 4
Bélgica 49 15 22 9 5
Reino Unido 49 11 29 10 1
Alemanha 37 14 30 11 8AlemanhaDinamarca 36 25 22 9 8
Roménia 37 22 19 11 11
C.E.B. Boletin 157 (82) 50
Building Research Establishment (UK, 76)
50 10 30
D. Plum & J. Hayes 46 11 33
Cóias e Cachadinha 12 81 7
40 1010
10
Cóias e Cachadinha (Lisboa, 83)
12
Jean Bléovot (Paris, 74) 35
J. Loss (USA, 87) 62
J. Hauser (USA, 79) 36 10 44 5 5
FEFAAP (São Paulo, 89) 18 6 52 14 10
81
5832
7
76
P. Aranha, D. Molin (IBRACON, 89)
30 5 39
ENR (USA, 79) 10 10 65
LEMIT (venezuela, 75) 20 43 23
A. Paterson (Londres, 84) 37 5 51
T. Ripper (Lisboa, 97) 36 17 32 9 6
15147
26
Média aritmética do quadro (à direita)
13
ppe ( sboa, 9 )
(Ripper, 1997)
Conservação e Reabilitação Durabilidade de estruturas de betão armadoda ConstruçãoPedro Lança
Durabilidade de estruturas de betão armadoQualidade como Condição de Durabilidade
14(Coutinho, 1998)
Conservação e Reabilitação Durabilidade de estruturas de betão armadoda ConstruçãoPedro Lança
Durabilidade de estruturas de betão armadoQualidade como Condição de Durabilidade
DURABILIDADE•meio ambiente
•agentes agressores
•protecção
DESEMPENHO
VIDA ÚTIL
VERIFICAÇÃO em SERVIÇO
• controlo de tensões e d f õ
DIMENSIONAMENTO à ROTURA
δf x F
15
deformações• estabilidade
• solo-estrutura
δf x F≤
R/δr(Adaptado de Ripper, 1997)
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ú é? á ú ? ?
Durabilidade de estruturas de betão armadoQualidade como Condição de Durabilidade
> Vida útil, o que é? Há vida inútil? Em Marte?
Na fase de projecto de uma determinada estrutura e com• Na fase de projecto de uma determinada estrutura e combase nas solicitações do tipo mecânico e ambiental a queestará sujeita, são definidos os requisitos de segurança efuncionalidade.
•Vida útil da estrutura será então o período de tempo duranteo qual a estrutura satisfaz esses requisitos de segurança, deq q g çfuncionalidade e estéticos, sem custos de manutenção nãoprevistos, isto é, o período de tempo durante o qual odesempenho da estrutura é satisfatório (superior ao mínimoaceitável)aceitável)
16
Conservação e Reabilitação Durabilidade de estruturas de betão armadoda ConstruçãoPedro Lança
Durabilidade de estruturas de betão armadoQualidade como Condição de Durabilidade
• Período de iniciação da corrosão corresponde
ao tempo necessário para a destruição da película
passivante que em geral ocorre por carbonataçãopassivante, que em geral ocorre por carbonatação
do betão de recobrimento e/ou por penetração de
cloretos até à armadura.
P í d d ã ã• Período de propagação em que a corrosão
evolui até ser atingido um limite de deterioração
inaceitável doponto de vista de segurança,
funcional, ou estético, em que portanto termina afuncional, ou estético, em que portanto termina a
vida útil dessa estrutura a não ser que se proceda
a reparação da mesma.
17(Coutinho, 1998)
Conservação e Reabilitação Durabilidade de estruturas de betão armadoda ConstruçãoPedro Lança
Durabilidade de estruturas de betão armadoQualidade como Condição de Durabilidade
> Vida útil e vida residual
18(Coutinho, 1998)
Conservação e Reabilitação Durabilidade de estruturas de betão armadoda ConstruçãoPedro Lança
> Modelação do tempo de iniciação
Durabilidade de estruturas de betão armadoQualidade como Condição de Durabilidade
> Modelação do tempo de iniciação
x = K√t√t
x – profundidade do agente agressivot – tempo t tempo
K – coeficiente de durabilidade (KCO2
+ KCl-)
19(Coutinho, 1998)
Conservação e Reabilitação Durabilidade de estruturas de betão armadoda ConstruçãoPedro Lança
> Modelação do tempo de propagação
Durabilidade de estruturas de betão armadoQualidade como Condição de Durabilidade
> Modelação do tempo de propagação
ρ – resistividade do betão (Ω.m)C Constante (depende dos autores p e 10 000 ou 1 000)C – Constante (depende dos autores, p.e. 10 000 ou 1 000)
tp – período de propagação (anos)x valor limite de perda de secção (μm)xlim – valor limite de perda de secção (μm)
Exemplo: xlim = 100 μm para tp entre 20 e 100 anos(carbonatação) com V entre 1 a 5 m/ano
20 (carbonatação) com Vcorr entre 1 a 5 μm/ano.
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M d l ã d t d ã
Durabilidade de estruturas de betão armadoQualidade como Condição de Durabilidade
> Modelação do tempo de propagação
21(Coutinho, 1998)
Conservação e Reabilitação Durabilidade de estruturas de betão armadoda ConstruçãoPedro Lança
> Vida útil e vida residual
Durabilidade de estruturas de betão armadoQualidade como Condição de Durabilidade
CARBONATAÇÃOEspessura de recobrimento das
armaduras em função do ambiente
DIFUSÃO DE CLORETOSEspessura de recobrimento das armaduras em
função do ambiente (zona de respingos de maré)
> Vida útil e vida residual
armaduras em função do ambiente ç ( p g )
22 (Gomes, 2005) (Gomes, 2005)
Conservação e Reabilitação Durabilidade de estruturas de betão armadoda ConstruçãoPedro Lança
> Nível de qualidade ao longo do tempo:
Durabilidade de estruturas de betão armadoQualidade como Condição de Durabilidade
q g p
- trabalhos de conservação, os que pretendem repor a qualidade inicial dapretendem repor a qualidade inicial da construção, sendo a sua extensão correspondente ao vector designado pela letra A indicada na figura.
- trabalhos de reabilitação os que pretendem repor a qualidade regulamentar equivalente da construção, sendo a sua extensãoconstrução, sendo a sua extensão correspondente ao vector da letra Bindicada na figura.
- trabalhos de renovação os que trabalhos de renovação os que pretendem introduzir ganhos na qualidade e melhoramentos funcionais de uso da construção realizando, sendo a sua extensão correspondente
23 (Mansos, 2003)
pà letra C indicada na figura como grau de melhoria funcional e orgânica conseguida.
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Durabilidade de estruturas de betão armadoRegulamentação actual sobre a durabilidade
Regulamentação actual sobre a durabilidade
24
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> Exigências da NP EN 206 (I)
Durabilidade de estruturas de betão armadoRegulamentação actual sobre a durabilidade
> Exigências da NP EN 206 (I)
Esta norma define 4 classes de exposição ambientalexposição ambiental para a corrosão induzida por carbonatação: XC1, XC2, XC3 e XC4.,
25
Conservação e Reabilitação Durabilidade de estruturas de betão armadoda ConstruçãoPedro Lança
> Exigências da NP EN 206 (II)
Durabilidade de estruturas de betão armadoRegulamentação actual sobre a durabilidade
> Exigências da NP EN 206 (II)
Esta norma define 6 (3+3) classes de exposição ambientalexposição ambiental para a corrosão induzida por cloretos, dependendo da sua origem: XD1, XD2 e XD3origem: XD1, XD2 e XD3ouXS1, XS2 e XS3.
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Conservação e Reabilitação Durabilidade de estruturas de betão armadoda ConstruçãoPedro Lança
Durabilidade de estruturas de betão armadoRegulamentação actual sobre a durabilidade
> Exigências da NP EN 206 (III)> Exigências da NP EN 206 (III)
Esta norma define 4 classes de exposição ambiental para a acção do gelo/degelo: XF1, XF2, XF3 e XF4.
27
Conservação e Reabilitação Durabilidade de estruturas de betão armadoda ConstruçãoPedro Lança
> Exigências da NP EN 206 (IV)
Durabilidade de estruturas de betão armadoRegulamentação actual sobre a durabilidade
> Exigências da NP EN 206 (IV)Esta norma define 3 classes de exposição ambiental para a acção do gelo/degelo: XA1, XA2 e XA3.
28
Conservação e Reabilitação Durabilidade de estruturas de betão armadoda ConstruçãoPedro Lança
> Exigências da NP EN 206 (V)
Durabilidade de estruturas de betão armadoRegulamentação actual sobre a durabilidade
> Exigências da NP EN 206 (V)Devem ser respeitos os valores de dosagem do cimento (C) mínimo, da razão água/cimento (A/C) máxima e da classe resistência e do mínimo teor
( l /d l )em ar (gelo/degelo).
29
Conservação e Reabilitação Durabilidade de estruturas de betão armadoda ConstruçãoPedro Lança
Durabilidade de estruturas de betão armadoRegulamentação actual sobre a durabilidade
> Teor em cloretos vs. Tipo de betão vs Classe de exposição ambiental
Quadro 2/DNA (ENV 206) – Classes de teor de cloretos (%) do betão
30 (Gomes, 2005)
Conservação e Reabilitação Durabilidade de estruturas de betão armadoda ConstruçãoPedro Lança
> Parâmetros que afectam a durabilidade
Durabilidade de estruturas de betão armadoRegulamentação actual sobre a durabilidade
> Parâmetros que afectam a durabilidadeA composição de um betão, para atender às exigências de durabilidade, deverá ser estudada cuidadosamente, em obediência aos seguintes parâmetros, quantificando em conformidade com as classes de exposição ambiental:
• Razão Água/cimento• Dosagem de cimento • Dosagem de cimento • Teor de ar no betão fresco • Tipo de cimento • Classes de resistência • Permeabilidade • Recobrimento
O l d ã A/C á i d d C í i f li tOs valores da razão A/C máxima e da dosagem C mínima referem-se aos ligantes definidos na norma NP 2064. Ao empregar adições (pozolanas ou outras adições com propriedades hidráulicas latentes), os valores referidos na norma NP ENV 206 deverão ser convenientemente modificados, conforme o que for estabelecido nas
i i31
normas nacionais.
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> Parâmetros que afectam a durabilidade
Durabilidade de estruturas de betão armadoRegulamentação actual sobre a durabilidade
> Parâmetros que afectam a durabilidade
Razão Água/cimento
Para relações a/c baixas (≈0,20 a 0,38), possíveis devido ao uso desuper plastificantes, o volume de capilares é muito reduzido, resultandonuma pasta de cimento muito densa (pouco porosa).
Para relações a/c superiores a cerca de 0,38 todo o cimento hidratat f d l j l ã h t d litransformando-se em gel cujo volume não preenche todo o espaço livre.A porosidade, após a hidratação final, será tanto maior quanto a relaçãoa/c.
O volume de poros capilares aumenta muito a partir da relação a/c 0,4 a0,5 e uma cura inadequada pode levar a uma hidratação incompletaagravando o volume dos poros e a aderência aos inertes.
32
g p
Conservação e Reabilitação Durabilidade de estruturas de betão armadoda ConstruçãoPedro Lança
> Parâmetros que afectam a durabilidade
Durabilidade de estruturas de betão armadoRegulamentação actual sobre a durabilidade
> Parâmetros que afectam a durabilidade
Zona de interface pasta agregadoZona de interface pasta-agregado
Gomes e Pereira UBI
33(Coutinho, 1998)
Gomes e Pereira, UBI
Conservação e Reabilitação Durabilidade de estruturas de betão armadoda ConstruçãoPedro Lança
Durabilidade de estruturas de betão armadoRegulamentação actual sobre a durabilidade
> Parâmetros que afectam a durabilidade
Tipos de cimento
Segundo a NP ENV 196-4, e tendo em vista a diversidade deSegundo a NP ENV 196 4, e tendo em vista a diversidade deaplicações:
• CE I cimento Portland simples; • CE I – cimento Portland simples; • CE II – cimento Portland composto; • CE III – cimento de alto forno; • CE IV – cimento pozolânico.
34
Conservação e Reabilitação Durabilidade de estruturas de betão armadoda ConstruçãoPedro Lança
Durabilidade de estruturas de betão armadoRegulamentação actual sobre a durabilidade
> Parâmetros que afectam a durabilidade• CE I – cimento Portland simples;• CE II – cimento Portland
composto;
Tipos de cimento
O cimento do tipo I confere boa protecção contra a corrosão das
• CE III – cimento de alto forno;• CE IV – cimento pozolânico.
armaduras, dada a sua maior reserva alcalina (carbonatação).
Os cimentos compostos (tipo II) apresentam maior resistência às acções químicas (ataque pelos sulfatos, por ácidos e reacções álcali-agregado) e maior resistência à penetração de cloretos. adicionado ao clínquer a escória granulada de alto forno (LNEC E-375), a pozolana natural (NP 4220), as cinzas volantes (NP EN 450) e o filler (LNEC E-377)) ( ) ( )
Se ambiente é muito agressivo a utilização de cimento tipo IV poderá ser mais indicado, também preferível se os agregados f ili i ti ál li
35forem siliciosos reactivos com os álcalis.
Conservação e Reabilitação Durabilidade de estruturas de betão armadoda ConstruçãoPedro Lança
> Parâmetros que afectam a durabilidade
Durabilidade de estruturas de betão armadoRegulamentação actual sobre a durabilidade
Escória de alto fornoClinquer de cimento Portland
> Parâmetros que afectam a durabilidade
Cal Cinzas volantes
36
Conservação e Reabilitação
Durabilidade de estruturas de betão armadoRegulamentação actual sobre a durabilidade
da ConstruçãoPedro Lança Clinquer de cimento Portland
37
Conservação e Reabilitação
Durabilidade de estruturas de betão armadoRegulamentação actual sobre a durabilidade
da ConstruçãoPedro Lança Escória de alto forno
38
Conservação e Reabilitação
Durabilidade de estruturas de betão armadoRegulamentação actual sobre a durabilidade
da ConstruçãoPedro Lança Cal
39
Conservação e Reabilitação
Durabilidade de estruturas de betão armadoRegulamentação actual sobre a durabilidade
da ConstruçãoPedro Lança Cinzas volantes
40
Conservação e Reabilitação
Durabilidade de estruturas de betão armadoRegulamentação actual sobre a durabilidade
da ConstruçãoPedro Lança Sílica de fumo
41
Conservação e Reabilitação Deterioração de estruturas de betão armadoda ConstruçãoPedro Lança
Deterioração de estruturas de betão armado
Deterioração de estruturas de betão armado
42
Conservação e Reabilitação Deterioração de estruturas de betão armadoda ConstruçãoPedro Lança
Deterioração de estruturas de betão armadoMecanismos de deterioração
> Mecanismos de deterioração (básicos)• Deterioração Física
- Acções indirectas (deformações ou deslocamentosç ( çimpostos)
- Temperatura- Água (humidade, chuva, gelo/degelo)g ( , , g g )- Poluição
• Deterioração Química (betão)Deterioração Química (betão)- CO2 - Carbonatação- Cloretos
Sulfatos Reacções expansivas com o cimento- Sulfatos - Reacções expansivas com o cimento- Álcális - Reacções expansivas com os inertes
Deterioração por Corrosão (armad ras)43
• Deterioração por Corrosão (armaduras)
Conservação e Reabilitação Deterioração de estruturas de betão armadoda ConstruçãoPedro Lança
Deterioração de estruturas de betão armadoMecanismos de deterioração
> Mecanismos de deterioração (básicos)
Corrosão das Armaduras• Corrosão das Armaduras
• ácidos, sais e águas puras(Gomes, 2005)
• Ataque Químico
ácidos, sais e águas puras
• sulfatos
• álcalis
44 (Coutinho, 2001)
(FASE)
Conservação e Reabilitação Deterioração de estruturas de betão armadoda ConstruçãoPedro Lança
Deterioração de estruturas de betão armadoMecanismos de deterioração
> Mecanismos de deterioração(corrosão das armaduras por acção dos cloretos)
45
Conservação e Reabilitação Deterioração de estruturas de betão armadoda ConstruçãoPedro Lança
Deterioração de estruturas de betão armadoAtaque químico
> ATAQUE QUÍMICO DO BETÃO
- Ataque por Sulfatos
- Reações alcali-inerte
46
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Deterioração de estruturas de betão armadoAtaque químico
> Ataque por Sulfatos Reacção expansiva, cerca de 2,5 vezes o volume inicial,
causando tensões internas e a fissuração irregular do betãocausando tensões internas e a fissuração irregular do betão, promovendo a penetração de agentes agressivos e a sua deterioração.
47(CEB, 1992)
Conservação e Reabilitação Deterioração de estruturas de betão armadoda ConstruçãoPedro Lança
Deterioração de estruturas de betão armadoAtaque químico
> Parâmetros que influenciam a reacção expansiva
Severidade doPermeabilidade do betão (A/C cura e
Quantidade de água presente
Severidade do ambiente
(substância agressiva)
betão (A/C, cura e compactação)
Ataque químico
água presenteagressiva)
Ataque químico (Sulfatos e Água
do Mar)
- Quantidade elevada de Aluminatos na composição do cimento
48
)
Conservação e Reabilitação Deterioração de estruturas de betão armadoda ConstruçãoPedro Lança
Deterioração de estruturas de betão armadoAtaque químico
> Reacções alcali-inerteDeterioração do betão por reacções expansivas de alcali-sílica reactiva presente nos inertes.p
49
(CEB, 1992)
Conservação e Reabilitação Deterioração de estruturas de betão armadoda ConstruçãoPedro Lança
Deterioração de estruturas de betão armadoAtaque químico
> Parâmetros que influenciam a reacção expansiva
Permeabilidade do betão (A/C cura e
Quantidade de água disponível
Quantidade de inerte activo
betão (A/C, cura e compactação)
Ataque químico
água disponível
Ataque químico (alcali-sílica) - Tipo de cimento (utilização
de aditivos)
50
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D t i ã d b tã õ õ
Deterioração de estruturas de betão armadoAtaque químico
Deterioração do betão por reacções por reacções alcali-sílica
51(Coutinho, 1998)
Conservação e Reabilitação Deterioração de estruturas de betão armadoda ConstruçãoPedro Lança
Deterioração de estruturas de betão armadoCorrosão das armaduras
> Corrosão das armaduras
O betão constitui um excelente meio de protecção alcalino p ç(grandes quantidades de hidróxido de cálcio, entre outros) para as armaduras, desde que presente uma qualidade adequada e seja convenientemente aplicado.
Esta função protectora actua de duas formas:
> Por um lado a camada de betão de recobrimento constitui uma barreira à penetração de elementos agressivos, impedindo que estes ataquem as armad rasarmaduras;
> Por outro, gera no seu interior um ambiente com l d l li id d i d ã d
52uma elevada alcalinidade que impede a corrosão do aço.
Conservação e Reabilitação Deterioração de estruturas de betão armadoda ConstruçãoPedro Lança
Deterioração de estruturas de betão armadoCorrosão das armaduras
> CORROSÃO DAS ARMADURAS
- Carbonatação
- Cloretos
- Lixiviação dos alcális do cimento
53
Conservação e Reabilitação Deterioração de estruturas de betão armadoda ConstruçãoPedro Lança
Deterioração de estruturas de betão armadoCorrosão das armaduras
> INTRODUÇÃO
A elevada alcalinidade do betão (Ph ≈ 12 a 13) promove a passivaçãodas armaduras contra a corrosão. Neste ambiente, o aço apresentaum comportamento passivo devido à formação de uma películaprotectora de óxido de ferro, onde a velocidade de corrosão éinsignificante.
A rotura desta película de passivação do aço pode ocorrer devido aosA rotura desta película de passivação do aço pode ocorrer devido aosseguintes factores essenciais:
> Decréscimo do pH do betão a valores inferiores a 8-9,5,principalmente pela acção do dió ido de carbonoprincipalmente pela acção do dióxido de carbonoatmosférico (CO2);
> Presença de agentes despassivantes, principalmente
54cloretos, em quantidade suficiente para que hajadestruição da película passivante.
Conservação e Reabilitação Deterioração de estruturas de betão armadoda ConstruçãoPedro Lança
Deterioração de estruturas de betão armadoCorrosão das armaduras
> Factores que determinam o início dacorrosão das armaduras:
Acção dos cloretos (danifica a película
passiva)
Carbonatação (redução do pH)
Lexiviação dos álcalis pela água corrente
(redução do pH)
p )
Corrosão das
( ç p )
armadurasUma vez removida a película passiva basta a presença deoxigénio e humidade para que a corrosão se desenvolva
55
oxigénio e humidade para que a corrosão se desenvolva.
Para um pH < 9 e/ou para um teor de cloretos (Cl-) > valorcrítico a corrosão é possível.
Conservação e Reabilitação Deterioração de estruturas de betão armadoda ConstruçãoPedro Lança
A despassivação das armaduras origina o início do
Deterioração de estruturas de betão armadoCorrosão das armaduras
A despassivação das armaduras origina o início do mecanismo de corrosão do aço: formação de óxidos do tipo lâmina com a correspondente expansão.
56
(Gomes, 2005)
Conservação e Reabilitação Deterioração de estruturas de betão armadoda ConstruçãoPedro Lança
Deterioração de estruturas de betão armadoCorrosão das armaduras
> Modelo simplificadoÂnodo:
Zona da armadura despassivada
Cátodo:
Zona da armadura com acesso de O2
Condutor:
Armadura
Electrólito:
Betão + H2O(Coutinho 1998)
Ferro + O2 + H2O ↔ Produtos de corrosão + electrões
Betão H2O(Coutinho, 1998)
57
Ferro + O2 + H2O ↔ Produtos de corrosão + electrões
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> VELOCIDADE DA CORROSÃO
Deterioração de estruturas de betão armadoCorrosão das armaduras
> VELOCIDADE DA CORROSÃO
A velocidade de corrosão depende essencialmente de 2factores:
• Quantidade de O2 que atinge o cátodo> Permeabilidade e espessura do betão de
recobrimentorecobrimento> Teor de humidade do betão
• Resistência eléctrica (resistividade) do betão• Resistência eléctrica (resistividade) do betão> Teor de humidade do betão (influenciado pela
porosidade do betão)
•Após a despassivação das armaduras a corrosão nãoocorrerá em:
b tã ti ( l t ólit )58
> betão estiver seco (electrólito)> betão saturado (difusão O2)
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> FORMA DE MANIFESTAÇÃO DA CORROSÃO
Deterioração de estruturas de betão armadoCorrosão das armaduras
> FORMA DE MANIFESTAÇÃO DA CORROSÃO• Corrosão generalizada
> Associada à carbonatação> Velocidade de corrosão geralmente baixa
•Corrosão localizada> Associada à presença de cloretos> Velocidade de corrosão geralmente elevada
59(Salta, 1996) (Gomes, 2005)
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> CORROSÃO GENERALIZADA
Deterioração de estruturas de betão armadoCorrosão das armaduras
> CORROSÃO GENERALIZADA
Por carbonatação, por lixiviação do hidróxido de cálcio ou ainda pela presença de quantidades excessivas de cloretospresença de quantidades excessivas de cloretos.
(Gomes, 2005)(Gomes, 2005)
60
(Gomes, 2005)
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> CORROSÃO POR PICADAS
Deterioração de estruturas de betão armadoCorrosão das armaduras
> CORROSÃO POR PICADAS
O ataque processa-se em profundidade podendo conduzir à rotura da armaduraarmadura.
Fissuras no betão de
Formação de células de corrosão (arejamento diferencial)
recobrimento
(Gomes, 2005) (Gomes, 2005)
61(Gomes, 2005)
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Deterioração de estruturas de betão armadoCorrosão das armaduras
> CONSEQUÊNCIAS ESTRUTURAIS
62(Gomes, 2005)
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> ACÇÃO DOS CLORETOS
Deterioração de estruturas de betão armadoCorrosão das armaduras
> ACÇÃO DOS CLORETOS
A velocidade de penetração de no betão depende dos seguintes factores:
Permeabilidade do betão (A/C cura e
seguintes factores:
Teor de humidade do betão
Teor de cloretos no meio exterior
betão (A/C, cura e compactação)
Velocidade de
do betão
Velocidade de penetração de
Cloretos- Quantidade e composição de cimento: C3A
- Tipo de cimento (aditivos)63
- Tipo de cimento (aditivos)
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> Variação do teor de crítico de cloretos em
Deterioração de estruturas de betão armadoCorrosão das armaduras
Variação do teor de crítico de cloretos em função de vários parâmetros
64
(Coutinho, 1998)
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> Influência da relação a/c
Diferença entre permeabilidadeDiferença entre permeabilidade e porosidade
65
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> Influência da cura do betão
Deterioração de estruturas de betão armadoCorrosão das armaduras
Granulos de cimento Portland – 1h de hidratação
66 (Fonte: ACS)
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Deterioração de estruturas de betão armadoCorrosão das armaduras
> Influência da cura do betão Granulos de cimento Portland – 4h de hidratação
67 (Fonte: ACS)
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Deterioração de estruturas de betão armadoCorrosão das armaduras
> Influência da cura do betão Granulos de cimento Portland – 5h de hidratação
68 (Fonte: ACS)
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Deterioração de estruturas de betão armadoCorrosão das armaduras
> Influência da cura do betão Granulos de cimento Portland – h de hidratação
69 (Fonte: ACS)
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Deterioração de estruturas de betão armadoCorrosão das armaduras
> Limite crítico do teor de cloretos
(Gomes, 2005)
O valor correspondente a portugal (NP ENV 206) é de 0,4% da massa de cimento para obetão armado
(Gomes, 2005)
70
massa de cimento, para obetão armado.
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Deterioração de estruturas de betão armadoCorrosão das armaduras
> Perfil de penetração de cloretos
Influência da variação de humidade Influência de ambientes marítimosInfluência da variação de humidade Influência de ambientes marítimos
71(Gomes, 2005)
(Gomes, 2005)
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Ã
Deterioração de estruturas de betão armadoCorrosão das armaduras
> CARBONATAÇÃO (acção do C02)
Num betão totalmente saturado de água nãosaturado de água não haverá carbonatação, pois a difusão do CO2 é conseguida através dos poros do betãodos poros do betão.
72
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Deterioração de estruturas de betão armadoCorrosão das armaduras
> Frente de carbonatação
[indicador da fenolftaleína]
73(Coutinho, 1998)
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A velocidade de carbonatação do betão depende dos
Deterioração de estruturas de betão armadoCorrosão das armaduras
A velocidade de carbonatação do betão depende dos seguintes factores:
Permeabilidade do
Teor de humidade Quantidade de
Permeabilidade do betão (A/C, cura e
compactação)
do betãoQuantidade de
substâncias carbonáveis
Velocidade de - Ambiente- Alcális no cimento
carbonatação- Alcális no cimento
- Tipo de cimento (aditivos, como escórias e cinzas)
74
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A velocidade de carbonatação do betão depende dos
Deterioração de estruturas de betão armadoCorrosão das armaduras
A velocidade de carbonatação do betão depende dos seguintes factores (cont.):
QuickTime™ and aQuickTime™ and aTIFF (LZW) decompressor
are needed to see this picture.
(Coutinho, 1998)
75
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A velocidade de carbonatação do betão depende dos seguintes
Deterioração de estruturas de betão armadoCorrosão das armaduras
A velocidade de carbonatação do betão depende dos seguintes factores (cont.):
Humidade ambiente Relação A/C
QuickTime™ and aTIFF (LZW) decompressorHR ~ TIFF (LZW) decompressor
are needed to see this picture.HR ~
40 a 80 %
(Coutinho 1998)
76
(Coutinho, 1998)
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> PATOLOGIA “TIPO”
Deterioração de estruturas de betão armadoCorrosão das armaduras
> PATOLOGIA “TIPO”
Por ordem crescente de importância:
• manchas de óxido de ferro
• fissuras de delaminação no betão, dispostas segundo oeixo das armaduras
• delaminação do betão sem exposição das armaduras
• delaminação do betão com exposição das armaduras, quese encontram na maioria dos casos corroídas, comeventual redução importante da sua secção. Pode verificar-ç p çse, também, a lixiviação dos alcális
• delaminação do betão com exposição das armaduras, quese encontram desagregadas
77
se encontram desagregadas
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Deterioração de estruturas de betão armadoCorrosão das armaduras
(Oz, 2002a)
78 (Oz, 2002a)
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Deterioração de estruturas de betão armadoCorrosão das armaduras
(Oz, 2002d)
79 (Oz, 2002d)
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Deterioração de estruturas de betão armadoCorrosão das armaduras
80
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Deterioração de estruturas de betão armadoCorrosão das armaduras
(Oz, 2002c) (Oz, 2002c)
81(Oz, 2002c)
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Deterioração de estruturas de betão armadoCorrosão das armaduras
(Oz, 2002b)
82 (Oz, 2002c)(Oz, 2002c)
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Deterioração de estruturas de betão armadoCorrosão das armaduras
•Densidade de armadura elevada associada a recobrimento reduzido.
•Os produtos expansivos resultantes da corrosão das armaduras provocaram a rotura dos estribos
83(Costa, 2005)
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Deterioração de estruturas de betão armadoCorrosão das armaduras
• Deficiente betonagem na base de pilar, resultando num betão mais poroso e esu ta do u betão a s po oso esusceptível aos fenómenos de corrosão das armaduras.
84(Costa, 2005)
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Deterioração de estruturas de betão armadoCorrosão das armaduras
• Destacamento do betão de recobrimento inferior devido à corrosão das armaduras.e o de do à co osão das a adu as
85(Costa, 2005)
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Deterioração de estruturas de betão armadoCorrosão das armaduras
• Recobrimento inexistente na face inferior de uma lagelage.
(Costa, 2005)
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Deterioração de estruturas de betão armadoCorrosão das armaduras
87(Costa, 2005)
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Fendilhação de estruturas de betão armado
2.1 Fendilhação de estruturas debetão armado
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Fendilhação de estruturas de betão armado
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Fendilhação de estruturas de betão armado
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Fendilhação de estruturas de betão armado
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Fendilhação de estruturas de betão armado
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Fendilhação de estruturas de betão armado
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> Castro. Corrosão – Degradação das Armaduras. Apoio ao mestrado de estruturas, geotecnica e fundações da Universidade do Minho, 2005.
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