Techne 2011 177_inspeção rotineira de estruturas de concreto

58 Téchne 177 | dezembro de 2011

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Inspeção rotineira de estruturas de concreto armado expostas a atmosferas agressivas

Adriana de Araújo Mestre, Laboratório de Corrosão e Proteção do Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT) [email protected]

Zehbour Panossian Doutora, Laboratório de Corrosão e

Proteção do IPT [email protected]

A inspeção rotineira é uma atividade que tem como objetivo avaliar o

estado de conservação de estruturas de concreto, fornecendo diretrizes para uma manutenção eficaz e de custo–be-nefício adequado. Com ambas as práti-cas, podem ser cumpridas as funções para as quais a estrutura foi construída e, possivelmente, ser estendida a sua vida útil.

Em geral, a inspeção rotineira li-mita-se à avaliação da integridade da estrutura e o seu estado frente a condi-ções específicas (ambiental e de utili-zação). Outros propósitos da avaliação seriam (ACI 364.1R, 2007):n viabilizar mudança de uso ou de as-pecto da estrutura;n viabilizar ampliação da estrutura ou sua adaptação às exigências de nor-malizações vigentes;n capacitar a estrutura para suportar carga adicional ou para resistir a danos estruturais (acidentes ou má utilização).

A atividade de inspeção de es-truturas de concreto faz uso de dife-rentes técnicas, sendo a principal delas o exame visual detalhado da estrutura. Com base na intensidade e gravidade das manifestações pato-lógicas observadas neste exame, acrescido do conhecimento da agressividade ambiental e das ca-racterísticas e do uso das estruturas, outras técnicas são aplicadas.

Segundo ACI 228.2R (1998), a aplicação de outras técnicas associa-

da ao exame visual é importante de-vido a este se limitar à avaliação da superfície do concreto. Segundo Pear son-Kirk (2008), essa associação é necessária para serem detectados prematuramente alguns processos de deterioração e, também, para ser ga-rantido um diagnóstico preciso das causas da deterioração.

Usualmente, o exame visual é asso-ciado a ensaios que verificam a presen-ça de agentes agressivos e alterações químicas no concreto e de detecção de anomalias não visíveis na sua superfí-cie, como a corrosão da armadura. Eventualmente, são realizados ensaios de determinação de propriedades físi-cas e mecânicas do concreto, de verifi-cação da presença de corrente de inter-ferência e da condutividade elétrica do concreto e de avaliação de revestimen-tos superficiais.

O intervalo entre as inspeções ro-tineiras pode ser estabelecido no ma-nual de operação, uso e manutenção da edificação, após a primeira inspe-ção da estrutura (denominada inspe-

ção cadastral) ou por entidades nor-malizadoras ou órgão público regio-nal. Segundo Nace RP0390 (2006), a frequência da inspeção depende da exposição ambiental e da presença de contaminantes, bem como da locali-zação geográfica, condições de uso e idade da estrutura. A frequência da inspeção também pode ser definida por normalização ou órgão local.

Segundo CEB Model Code 90 (1993), o intervalo entre as inspeções rotineiras de estruturas de edificações de uso residencial e comercial é de dez anos e, para as de uso industrial, é de cinco e dez anos. No caso de pon-tes de ferrovias, autoestrada e rodo-vias, as inspeções devem ser realiza-das com intervalos de dois, quatro e seis anos, respectivamente.

Segundo a ABNT NBR 9452 (1986), pontes e viadutos devem ser inspecionados em intervalo não supe-rior a um ano. No caso dessas estrutu-ras e outras excepcionais (de grande vulto, de alta complexidade ou com antecedentes), uma inspeção especial deve ser feita em prazo não superior a cinco anos. A norma DNIT 010 (2004) também cita o mesmo intervalo para inspeção especial e dois anos para a inspeção rotineira.

Cita-se que a inspeção especial é aquela que é feita para avaliar com mais acuidade certas patologias ou para monitorar falhas ou danos estru-turais e, ainda, quando da ocorrência de eventos inesperados. Normalmen-

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PrIncIPAIs AnOmAlIAs E FOrmAs dE IdEntIFIcAçãOAnomalia Alteração típica

visível na superfície do concreto

Desenvolvimento típico Fotografia

Concreto segregado: concentração heterogênea de componentes gerada pela distribuição não uniforme da parte de finos e pasta de cimento durante a concretagem.

Zona de concentração de agregados e ou de vazios.

Falhas de execução na fôrma, na especificação ou no projeto. Ocorre especialmente em região de juntas, quinas e base de peças e locais de acesso restrito ou de alta concentração de armadura.

Concreto segregado em quinas de viga

Concreto desagregado: perda da integridade do concreto por ataque químico, lixiviação, erosão, cavitação, atrito ou abrasão.

Desgaste superficial com exposição de agregados (miúdos e/ou graúdos) ou fissuração aleatória com perda da coesão do concreto.

Exposição constante à ação agressiva de soluções ou da água (pluvial, mar, lençol freático, industrial ou armazenada) ou do vento (com partículas em suspensão).

Concreto desagregado (erosão) em dolfim

Concreto desagregado: perda da integridade do concreto de cobrimento devido a forças internas ou externas.

Fissuração ao longo da linha da armadura ou concreto lascado ou estufado.

Ocorrência de choque, impacto, esmagamento ou reações internas expansivas (corrosão e reação álcali-agregado).

Armadura exposta: armadura aparente na superfície ou em área com anomalias. A armadura pode estar íntegra ou corroída.

Concreto desagregado, segregado, desagregado ou espessura de concreto de cobrimento inadequada.

Ação de agentes agressivos, erosão, ataque químico externo, concreto poroso ou falha de projeto ou execução.

Concreto desagregado e armadura exposta (com corrosão avançada) em viga

te, esta inspeção faz uso de equipa-mentos que possibilitam melhor aces-so à estrutura do que ocorre em uma inspeção rotineira e, também, de ins-trumental de precisão adequados para investigação aprofundada.

Os resultados obtidos nas inspe-ções devem ser apresentados em re-latório, além de informações e histó-rico da estrutura e informações do meio ambiente (condições climáti-cas, zonas de exposição, agentes quí-micos, águas agressivas etc.), dentre outras relevantes. É fundamental que no relatório conste um parecer técnico e recomendações de inter-venções necessárias para a conserva-ção da estrutura.

Exame visual do concreto e de outras partes da edificação

O objetivo principal do exame vi-sual é a inspeção de toda a superfície dos elementos de concreto da estrutu-ra e de outros componentes, como juntas, aparelhos de apoio, sistemas de drenagem, guarda-corpos, pavimen-tação e revestimentos. Durante o exame visual, são registradas, quantifi-cadas, dimensionadas e localizadas as patologias e falhas observadas nos ele-mentos da estrutura. Sempre que pos-sível, a causa de seu desenvolvimento e evolução também deve ser identifica-da e, ainda, em alguns casos, feitos cro-quis representativos das condições dos elementos estruturais. Segundo CEB

Bulletin no 243 (1998) e Nace SP 0390 (2009), são vários os fatores que re-querem atenção especial durante uma inspeção visual. Com bases nestes do-cumentos, citam-se:n alterações na coloração do concreto original, identificando a coloração da mancha, como exemplo: coloração avermelhada (que indica a corrosão da armadura) e esbranquiçada (que in-dica a carbonatação do concreto);n presença de fissuras, identificando sua abertura, configuração e causa pro-vável, como exemplo: fissuras resultan-tes de esforços estruturais e fissuras re-sultantes da corrosão da armadura;n deterioração da camada superficial do concreto, identificando profundi-

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Fissura: fratura provocada por tensões no concreto, tendo abertura, profundidade e configuração variável. Pode ser ativa ou passiva.

Manchas de eflorescência, acúmulo de fuligem ou presença de produto de preenchimento (argamassa ou resina).

Mudança de volume do concreto, esforços estruturais e reações químicas.

Fissura (de retração) em laje de cobertura

Deformação: desvio no formato original (projeto ou construído) da estrutura ou de determinado elemento estrutural.

Desaprumo, flecha, embarrigamento, afunilamento, ruptura etc.

Falha de projeto, execução ou excesso de carga. Em geral, ocorre por desenforma prematura ou posicionamento incorreto da fôrma, recalque, acidente ou outra solicitação extra ao dimensionado.

Deformação (desaprumo) de pilar

Porosidade superficial: bolhas de ar aprisionado durante a concretagem ou na consolidação do concreto.

Pequenas cavidades distribuídas aleatoriamente na superfície do concreto. Em geral, tem dimensões menores do que 15 mm.

Falhas de especificação, projeto ou execução.

Porosidade superficial em viga

Mancha de oxidação: precipitação e acúmulo de produtos de corrosão do aço na superfície do concreto.

Coloração superficial do concreto alterada, tendo-se mancha vermelha a marrom acastanhada.

Processo de corrosão estabelecido na armadura ou de outros elementos metálicos presentes na massa do concreto.

Mancha de oxidação e de eflorescência em área de fissura

dade afetada e causa provável, como exemplo: desplacamento por impacto e desgaste devido à erosão;n armadura exposta, identificando o seu estado, como exemplo: com ou sem corrosão, seção efetiva e presença de ruptura e descontinuidades;n presença e falhas nos revestimentos, em pinturas e em impermeabilizações;n alterações na configuração de ele-mentos da estrutura, como exemplo: flechas, rupturas localizadas e torções;

n presença de umidade, acúmulo de água e infiltrações, indicando possí-veis causas e a existência na região de outras patologias, juntas, sistema de drenagem etc.

O exame visual é mais preciso quando a superfície do concreto está limpa. Algumas vezes, também é ne-cessário remover o revestimento e ou a pintura de acabamento.

Os equipamentos mais impor-

tantes para a sua realização são os seguintes:n trena ou régua métrica para con-firmação das dimensões dos ele-mentos e determinação da exten-são das anomalias. Régua micro-métrica para determinação da abertura de fissuras;n lanterna e binóculo para o caso de restrição de acesso a determina-dos elementos;n câmera fotográfica digital com fil-

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madora para registro e para facilitar o exame de áreas de acesso restrito;n marcador industrial para identifica-ção dos elementos e, também, das re-giões selecionadas para realização dos ensaios complementares.

A tabela apresenta a descrição ge-nérica das anomalias e falhas mais co-mumente encontradas nas estruturas de concreto armado e, sucintamente, as alterações típicas visíveis na superfí-




Mancha de eflorescência (carbonatação): precipitação e acúmulo de sais na superfície do concreto.

Coloração superficial do concreto alterada, tendo-se manchas esbranquiçadas e protuberâncias devido ao acúmulo de sais.

Reações do dióxido de carbono com compostos do cimento por penetração externa. Em concreto carbonatado ou com lixiviação.

Mancha de oxidação e de eflorescência em área de fissura

Mancha de lixiviação: arraste e acúmulo de componentes do concreto na superfície do concreto por infiltração de água.

Presença de agregados miúdos e de compostos da pasta de cimento na superfície do concreto. Em geral, a mancha está associada a eflorescências e ao concreto desagregado.

Infiltração da água ou solução no concreto. Em geral, ocorre em área de fissuração em lajes, em juntas ou uniões de peças.

Mancha de lixiviação em fissura em laje

Mancha de umidade. Coloração superficial do concreto alterada. Em geral, a mancha está associada ao escorrimento, eflorescência ou à fissuração.

Percolação, infiltração, escorrimento ou condensação de água. Em geral, ocorre em área de fissuração, nas juntas, no sistema de drenagem e, nas fachadas (em locais de percolação da água pluvial).

Mancha de umidade e de escorrimento (com acúmulo de fuligem) e concreto desagregado (erosão) devido à falha de drenagem em viga

Mancha de escorrimento. Coloração superficial do concreto alterada, com ou sem depósito de fuligem ou limo. Em geral, a mancha está associada à umidade.

Falha na especificação, projeto, execução, manutenção e/ou utilização.

Falha de drenagem: presença de alterações e anomalias na rede de drenagem e região.

Manchas de umidade, escorrimento, eflorescência, lixiviação, dentre outras anomalias.

cie do concreto para cada uma delas e, ainda, as prováveis causas de seu esta-belecimento e desenvolvimento. Essa tabela foi elaborada conforme expe-riência dos autores (Araujo; Panos-sian, 2010) e a consulta ao manual Sa-besp (2010) e ACI 201.1R (2008).

A tabela pode ser ampliada ou apresentada de forma diferenciada conforme característica e estado de conservação da estrutura e condições de exposição. Essas informações

podem ser obtidas em uma inspeção preliminar da estrutura. Como exem-plo de alterações na tabela, cita-se a inclusão de uma sigla para cada uma das anomalias e falhas, o que facilita o seu registro em planilhas e em croquis. Citam-se, também, a inclusão da loca-lização das anomalias (no apoio, ao centro, em junta etc.) e sua profundi-dade ou intensidade (baixa, média e alta) e, ainda, a divisão de algumas delas por tipo e configuração.


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Presença de anomalias e análise da área interna do concreto

Usualmente, durante o exame vi-sual é investigada a presença de ano-malias internas na massa do concreto. Isso é feito percutindo-se o elemento e observando-se o som produzido. Isso




Falha na junta: presença de alterações no material isolante e anomalias na adjacência.

Ressecamento, obstrução, distorção e outras falhas no material de vedação. Manchas de umidade, eflorescência, lixiviação, fissuração e outras anomalias na região.

Falha na especificação, projeto, execução, manutenção ou utilização (cargas e movimentações não previstas).

Manchas de umidade em laje devido à falha na junta de dilatação

Falha no reparo: presença de alterações no material de reparo e anomalias na adjacência.

Fissuras, manchas e concreto desagregado e segregado no material de reparo ou no concreto da região de sua localização.

Fissuração em área de reparo em estaca

Falha no apoio: presença de alterações no material do aparelho de apoio e anomalias na adjacência.

Deformação, obstrução deslocamento, corrosão, fissuração, corrosão ou esmagamento do aparelho de apoio. Concreto desagregado, fissuração e outras anomalias na região.

Falha de apoio devido à fissuração do material (neoprene)

Falha de proteção superficial: presença de defeitos na proteção.

Desplacamento, bolhas, fissuras, enrugamento e manchas na pintura.

Perda da eficiência da proteção, falha de aplicação ou no projeto, tipo de proteção inadequado. Decorrente de falhas de projeto ou de anomalias no concreto.

Desplacamento e enrugamento da pintura

é possível pela diferenciação entre o som característico de concreto íntegro e o som de concreto com áreas de va-zios, conhecido como “som cavo”. Em geral, os vazios são devidos à segrega-ção, fissuração ou delaminação da massa interna do concreto. Uma

forma rudimentar, mas eficiente de fazer essa investigação, é bater um martelo ou talhadeira ao longo da su-perfície do concreto.

Explica-se que a delaminação re-presenta o estágio inicial de corro-são, em que os esforços internos ge-

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rados pelo acúmulo de produtos (volumosos) de corrosão limitam-se a provocar a fratura local do concre-to perimetral à armadura. Com isso, são criadas zonas de vazios no con-creto da região.

Sendo identificado “som cavo”, re-comenda-se uma inspeção mais deta-lhada do elemento em análise e seu mo-nitoramento periódico. Dentre os pos-síveis ensaios adicionais que podem ser feitos no elemento, citam-se a medição do potencial eletroquímico de corrosão e a análise visual da armadura e do con-creto da região, o que é feito por sua fratura em área localizada.

Frentes de penetração de agentes agressivos no concreto

Conforme descrito anteriormen-te, a deterioração de uma estrutura pode estar relacionada a diferentes agentes. No caso da corrosão de arma-duras, o seu estabelecimento é nota-damente atribuído à ação de dióxido de carbono (gás presente na atmosfe-ra) ou de íons cloreto (presente na at-mosfera na forma de partículas sóli-das ou de névoa). Usualmente, a pe-netração de dióxido de carbono (de-nominada frente de carbonatação) é determinada em campo e, a dos íons cloreto, em laboratório.

O ensaio de carbonatação consiste na visualização da alteração do pH do concreto de cobrimento, o que é possí-vel pela aspersão de um indicador de pH. Usualmente, utiliza-se uma solu-ção de fenolftaleína (1 g da fenolftaleí-na em 50 ml de álcool etílico e diluição desta mistura em água destilada até completar 100 ml). Para o ensaio, o concreto de cobrimento é fraturado e, após a limpeza da área, feita a aspersão da solução. Na oportunidade, pode ser também verificado o estado e o diâ-metro efetivo da armadura e determi-nada a espessura efetiva do concreto de cobrimento.

A norma DIN EN 14630 (2007) recomenda a aspersão da solução de fenolftaleína perpendicularmente à área fraturada, até que o concreto es-teja saturado (o escorrimento da so-lução na superfície deve ser evitado). A frente de carbonatação é o valor

médio da espessura da camada inco-lor. Quanto da obtenção de valores significativamente maior dos demais o mesmo não deve ser incluído no cálculo do valor médio, embora deva ser informado.

Andrade (1992) cita que, com o uso de fenolftaleína, é detectada a região carbonatada do concreto que é aquela que não apresenta alteração de coloração, tendo pH inferior a 8,3. A região não carbonatada assume cor entre rosa a vermelho-carmim, de pH entre 8,3 e 9,5, ou somente vermelho carmim, de pH superior a 9,5.

Sabendo-se que o aço carbono pode despassivar-se em pH por volta de 11,5 (Nace RP0187, 2008), há possi-bilidade que na região de coloração vermelho-carmim o aço esteja despas-sivado ou com corrosão já estabelecida (Nace SP0308, 2008). Portanto, embo-ra o ensaio de carbonatação com solu-ção de fenolftaleína seja adequado para investigar a corrosão, recomen-da-se que os seus resultados sejam analisados em conjunto com outros ensaios, especialmente exame visual da armadura.

Quanto ao ensaio de íons cloreto, este consiste da determinação do seu teor em amostras de material pulveru-lento extraído em diferentes profundi-dades de concreto ou somente na região da armadura. Com isso, pode ser investi-gada a possibilidade de ocorrer corrosão na armadura e a sua intensidade (alta ou baixa), pois quanto maior o perfil de pe-netração de cloreto no concreto, mais rapidamente será despassivada a armadura e, quanto maior o teor de íons na região da armadura, maior poderá ser a taxa de corrosão.

A NBR 12655 (2006) estabelece o valor de 0,15% (em relação à massa do cimento) para o teor máximo de íons cloreto (totais) para concreto armado exposto a ambiente com cloretos. No entanto, nota-se que na prática o pro-cesso de corrosão por íons cloreto pode ocorrer em valores inferiores a este limite, o que se deve à ação de di-ferentes variáveis.

Pesquisas mostram que a corrosão pelo ataque por cloretos é dependente tanto da sua concentração na região da

armadura como da sua relação com os íons hidroxila (OH-) (ACI 222R, 2010). Quanto maior a concentração de íons hidroxila no meio, maior é a concentração de íons cloreto livre ne-cessária para o estabelecimento da corrosão. Com isso, é recomendado que os resultados de teor de íons clore-to sejam analisados em conjunto com os obtidos em outros ensaios.

Usualmente o teor de íons cloreto totais (livre + combinado) é obtido conforme procedimento de ensaio da ASTM C 1152 (2004) e o teor de íons cloreto livre de acordo com a ASTM C 1218 (2008), ambos podendo ser ex-presso em relação à massa de cimento ou do concreto.

Em geral, para obtenção do perfil de penetração são analisadas amostras de diferentes profundidades do con-creto de cobrimento da armadura, cada uma delas com a coleta aproxi-madamente de 10 g de material pulve-rulento.

Segundo Moreira e colaboradores (2002), essa quantidade deve ser obti-da com a mistura da coleta de material em pelo menos cinco furos, todos em uma mesma profundidade. Além disso, estes autores citam que baixos teores de cloreto total podem ser obti-dos na camada superficial do concreto (até 10 mm de profundidade) o que é devido à sua lixiviação e arraste pela água pluvial.

Corrosão da armaduraUm estado ativo de corrosão da

armadura pode ser constatado pela simples presença de certas anoma-lias no concreto e pelo exame direto do estado da armadura, o que é feito com sua exposição em trecho de concreto recém-fraturado. A arma-dura está despassivada quando da visualização da perda da coloração característica de sua passivação no meio (acinzentada) para outras co-lorações (preta, marrom ou averme-lhada). No caso de corrosão avança-da, é possível visualizar o acúmulo de produtos de corrosão e a delami-nação do concreto.

Além desses procedimentos, a cor-rosão pode ser investigada pela reali-


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zação de medidas eletroquímicas, sendo a medição do potencial de cor-rosão a mais usual. Esta medida indica, aproximadamente, a condição de um estado ativo de corrosão ou passivação da armadura. Há aproximadamente 90% de probabilidade de estado ativo de corrosão quando o valor de poten-cial obtido é mais negativo do que -350 mV (em relação ao eletrodo de cobre/sulfato de cobre, ECSC) (ASTM C 876, 2009).

O potencial de corrosão pode ser determinado com uso de um eletro-do de referência e um voltímetro de alta impedância. A medida consiste na determinação da diferença de po-tencial elétrico entre a barra de aço e o eletrodo de referência que se colo-ca em contato com a superfície do concreto. Em campo, é mais adequa-do o uso de equipamentos específi-cos que também determinam resisti-vidade elétrica do concreto e/ou taxa de corrosão.

Como o estabelecimento e a evo-lução da corrosão são dependentes da resistividade elétrica do meio (além do acesso de oxigênio à armadura), o seu conhecimento pode ser impor-tante para a avaliação do risco de cor-rosão em estruturas de concreto. Este risco existe quando o concreto apre-senta baixa resistividade (valores me-nores de que 10 Ω.cm), em que há facilidade de fluxo de íons por meio da solução aquosa presente nos poros do concreto.

A taxa de corrosão é a medida ele-troquímica que indica a velocidade de corrosão. Segundo Andrade e cola-boradores (2004), quando a taxa de corrosão obtida é ≤ 0,1 mA/cm2, o nível de corrosão é desprezível, ou seja, considera-se que a armadura está em estado passivo. Valores supe-riores a este indicam um estado ativo de corrosão, sendo que, o nível de corrosão é baixo entre valores de 0,1 mA/cm2 a 0,5 mA/cm2, e modera-do até 1,0 mA/cm2 e, acima deste, ele-vado. Com a medida da taxa de cor-rosão pode ser acompanhada a evolu-ção do processo corrosivo na arma-dura e, assim, avaliado o desempenho da estrutura ao longo dos anos.

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