Corrosão em Armaduras de Concreto
Thiago Ramos Pereira
Resumo – Este trabalho procura expor algumas informações
iniciais para avaliação de um dos problemas mais comuns em
edificações: a corrosão das armaduras de concreto. Mais do que
esclarecer possíveis dúvidas, ele busca suscitá-las.
Palavras-chave – Armaduras, Concreto, Corrosão, Cloretos,
Estrutura, Carbonatação Eletrólito, Anodo, Catodo.
I. Introdução
A vida útil de uma estrutura depende, dentre outros
fatores, da forma como foi projetada. As características
fornecidas pelo projeto e seu detalhamento, quer seja de uma
edificação ou de um reservatório, tem influência
importantíssima na durabilidade dessa estrutura.
A mais generalizada das patologias do concreto é a
corrosão das armaduras, principalmente em peças de
concreto aparente. A corrosão da armadura do concreto é um
processo eletroquímico onde existe um anodo e um catodo.
A água presente no concreto serve de eletrólito. Qualquer
diferença de potencial entre pontos podem gerar uma
corrente, iniciando o processo de corrosão.
II. Patologias em Edifícios
As patologias ou defeitos podem ser definidos como
degradações inesperadas no desempenho dos edifícios
devido à falta de qualidade. Muitas vezes é difícil separar as
degradações causadas por falta de qualidade das
degradações normais e esperadas, relacionadas com
problemas de durabilidade.
III. A Corrosão em Armaduras
A corrosão tem, como consequência, uma diminuição da
seção de armadura e fissuração do concreto em direção
paralela a esta.
Eventualmente, podem surgir manchas avermelhadas
produzidas pelos óxidos de ferro. As fissuras ocorrem
porque os produtos da corrosão ocupam espaço maior que o
aço original.
As causas são variadas, entre as quais destacam-se:
- insuficiência ou má qualidade do concreto do recobrimento
da armadura;
- presença de cloretos.
A. Insuficiência do Recobrimento da Armadura
O cimento hidratado possui um pH de aproximadamente
12,5. Este pH protege o aço contra a corrosão. Porém, o
hidróxido de cálcio de concreto reage com o gás carbônico
da atmosfera, conforme a equação Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3
+ H2 O reduzindo para 9 o pH da massa do concreto,
tornando possível a corrosão da armadura.
O tempo que a carbonatação leva para atingir a
profundidade onde se encontra o aço depende, mantidas
todas as demais condições constantes, da espessura do
recobrimento e de sua permeabilidade. Esta pode ser
associada à resistência mecânica do concreto (que depende
do fator água /cimento) e ao grau de compactação.
Dobrando a espessura do recobrimento, multiplica-se por
quatro o período de tempo que a carbonatação levará para
atingir a armadura.
O crescimento do fator água / cimento provoca uma
elevação exponencial na velocidade de carbonatação do
concreto. A profundidade de carbonatação de concretos com
mesma idade, feitos com fator água /cimento 0,5, podem ser
1/3 da observada em concretos com fator água /cimento 0,8.
A velocidade de carbonatação depende também da
umidade relativa do ar. Umidades relativas em torno de 60 a
80% favorecem em muito a carbonatação.
O CEB-FIP Model Code 1990 inova ao definir um
recobrimento mínimo ao qual deve ser acrescida uma
tolerância de montagem, consumo mínimo de cimento e
fator água /cimento máximo. Assim, para concretos
expostos ao meio externo em ambientes normais,
recomenda-se o recobrimento de 35mm, enquanto que a
NBR 6118 especifica um magro recobrimento de 20mm,
que muitas vezes é desrespeitado.
A profundidade de carbonatação pode ser medida
aspergindo-se sobre a superfície de concreto, imediatamente
após a fratura, um indicador de pH chamado fenoftaleína. A
área não carbonatada é tingida de violeta.
B. A Corrosão por Cloretos
Os cloretos são integrantes dos aceleradores de
endurecimento mais comuns, baseados em CaCl2 . Podem
estar presentes também na água de amassamento e,
eventualmente, nos agregrados. Em regiões próximas ao mar
ou em atmosferas industriais, só cloretos penetram no
concreto durante a fase de uso.
Teores de cloretos (Cl) tão baixos quanto 0,3% do peso
do cimento implicam em riscos de corrosão em concretos
ainda não carbonatados, pois este destrói a camada protetora
da armadura. Porém, já foi observado que concentrações
bem menores podem causar corrosão generalizada quando
dentro da estrutura existem zonas livres de cloretos. A
diferença de concentração do sal permite a formação de uma
pilha por concentração diferencial.
A NBR 6118 limita o teor de cloretos presentes na água
de amassamento do concreto a 500mg/l e a bibliografia
internacional é controversa sobre limites.
Em concreto armado, sempre que for necessário usar
cloretos, é recomendável diminuir o fator água /cimento e
aumentar tanto a espessura quanto a qualidade do
recobrimento da armadura. O teor de cloretos pode ser
facilmente avaliado através de ensaio específico realizado
em amostras representativas.
IV. Mecanismo de Deterioração em Estruturas de Concreto
Pode-se definir corrosão como a interação destrutiva de
um material com o ambiente, seja por reação química ou
eletroquímica. Para que haja corrosão deve existir um
eletrólito (a água está sempre presente no concreto); uma
diferença de potencial (pode surgir por diferença de
umidade, concentração salina, etc.); oxigênio e agentes
agressivos como o cloro, que está presente nos reservatórios.
Esses agentes agressivos podem atuar como catalisadores,
acelerando o processo de corrosão, e a reação do íon cloreto
com a armadura pode se dar como descrito abaixo:
concreto completamente imersas. A umidade ótima do ar
para a corrosão está entre 70 e 80%.
Fe3+ + 3Cl- = FeCl3
FeCl3 + 3OH = 3Cl- + Fe(OH)3
Ou seja, o íon cloreto permanece consumindo o ferro sem
se destruir, de forma muito semelhante como o que ocorre
com o CFC quando destrói a camada de ozônio.
Figura 2 – Formação de pilha
V. Mecanismo de Transporte dos Cloretos no Concreto
A. Absorção
Figura 1 –Formação de pilha de corrosão em concreto armado
A origem do íon de ferro se dá quando surge no concreto
uma diferença de potencial entre dois pontos no aço. Formase aí uma célula eletroquímica com uma região anódica e
uma região catódica ligadas pelo eletrólito, que é a água
contida nos poros e capilares do concreto. Os íons de ferro
com carga elétrica positiva no anodo passam para a solução
enquanto os elétrons livres e com cargas negativas passam
pelo aço em direção ao catodo, onde são absorvidos pelos
constituintes do eletrólito (íons de cloro) e também se
combinam com a água e o oxigênio livre formando os íons
hidroxilas (OH- ). Esses íons se deslocam pelo eletrólito e se
combinam com os íons ferrosos, transformando-os em
hidróxido férrico. As reações são as seguintes:
a) reação anódica
Fe à Fe2+ + 2eFe2+ + 2(OH-) à Fe(OH)2
(hidróxido ferroso)
4Fe(OH)2 + 2H2 O + O2 à
4Fe(OH)3 (hidróxido férrico)
b) reação catódica
2e - + O2 + 2H2O à 4(OH-)
Considerando o fato de que apenas o oxigênio é
consumido e a água é regenerada, sem a presença desta não
há corrosão, bem como não há corrosão se não houver
presença do oxigênio, o que ocorre em estruturas de
A absorção de soluções ricas em íons cloro oriundos de
sais dissolvidos geralmente representa o primeiro passo para
a contaminação por impregnação externa de peças de
concreto.
A absorção depende da porosidade da superfície e de
características intrínsecas do líquido, como viscosidade e
tensão superficial.
Pelo processo de absorção, a solução salina (cloretos)
pode penetrar vários milímetros em poucas horas.
B. Difusão Iônica
A difusibilidade iônica acontece devida a gradientes de
concentração iônica, seja entre o meio externo e o interior
do concreto, seja dentro do próprio concreto. Estas
diferenças nas concentrações de cloretos suscitam o
movimento desses íons em busca de equilíbrio.
C. Permeabilidade
Um dos principais parâmetros de qualidade do concreto e
representa a facilidade com que dada substância transpõe
dado volume de concreto.
O transporte iônico de cloretos nas estruturas de concreto,
através da permeabilidade de líquidos ocasionada por
pressão hidráulica, ocorre, na prática , de uma maneira
muito mais restrita, se por acaso se comparar com a
incidência de contaminação dada por absorção capilar.
Apenas em situações especiais onde haja o acúmulo e /ou a
contenção de águas, a contenção de solos, o contato direto
com a ação de águas correntes e o caso de estruturas semienterradas com a presença de lençol freático, entre outras, é
verificado o transporte de substâncias líquidas pela
permeabilidade sob pressão.
D. Migração Iônica
Sendo os cloretos íons com carga elétrica negativa, é de
se esperar que a ação de campos elétricos promovam uma
migração iônica. No concreto a migração pode se dar pelo
próprio campo gerado pela corrente elétrica do processo
eletroquímico; assim como pode ser oriundo da ação de
campos elétricos externos.
a fissuração das peças de concreto. As fissuras obtidas se
estabelecem na direção paralela à barra corroída e são
classificadas como fissuras ativas progressivas, isto porque
têm aberturas que vão aumentando com o decorrer do
processo corrosivo. Esta evolução das fissuras implica
posterior lascamento do concreto.
VI. Teorias sobre efeito dos íons cloretos
As seguintes teorias explicam os efeitos dos íons cloreto
sobre a corrosão do aço:
- Teoria do Filme de Óxido: os íons penetram no filme de
óxido passivante sobre o aço, através de poros ou defeitos,
mais facilmente do que penetram outros íons, por exemplo o
sulfato (SO4 2-). Alternadamente os cloretos podem
dispersar-se coloidalmente no filme de óxido, tornando mais
fácil a sua penetração.
- Teoria da Adsorção: os íons Cl- são adsorvidos na
superfície metálica em competição com o oxigênio
dissolvido ou com íons hidroxila. O cloreto promove a
hidratação dos íons metálicos, facilitando a sua dissolução.
- Teoria do Complexo Transitório: os íons Cl- competem
com os íons hidroxila (OH- ) para produção de íons ferrosos
pela corrosão. Forma-se então um complexo solúvel de
cloreto de ferro. Este pode difundir-se a partir das áreas
anódicas destruindo a camada protetora de Fe(OH)2 e
permitindo a continuação do processo corrosivo. A certa
distância do eletrodo o complexo é rompido, precipita o
hidróxido de ferro e o íon cloreto fica livre para transportar
mais íons ferrosos da área anódica. Uma vez que a corrosão
não é estancada, mais íons de ferro continuam a migrar
dentro do concreto, a partir do ponto de corrosão, e reagem
também com o oxigênio para formar óxidos mais altos que
induzem a um volume quatro vezes maior, causando tensões
internas e fissuras no concreto.
Figura 3 – Esforços produzidos que levam à fissuração e destacamento do
concreto, devidos à corrosão de armaduras
Em peças submetidas à flexocompressão, como os pilares
por exemplo, o destacamento do concreto pode significar
importante perda da seção do elemento estrutural. A
transferência de carga para as armaduras, em geral já
dessolidarizadas do concreto pela corrosão, resulta na
deformação ou flambagem das barras longitudinais das
peças estruturais.
VII. Produtos de Corrosão
A natureza dos produtos finais da corrosão de armaduras
depende de diversos fatores tais como temperaturas e,
principalmente, teor de cloretos. Basicamente, no final do
processo, os produtos encontrados são a goetita (αFeOOH),
a lepidocrocita (γ - (8FeOOH, FeOCl)) e a magnetita
(Fe3 O4 ). Destes, a goetita e a lepidocrocita são expansivos,
enquanto a magnetita não envolve um aumento de volume
tão grande na formação da “ferrugem”.
VIII. Efeitos da Corrosão e Sintomatologia Típica nas
Estruturas de Concreto
Os produtos da corrosão são uma gama variada de óxido e
hidróxido de ferro que passam a ocupar, no interior do
concreto, volumes de 3 a 10 vezes superiores ao volume
original do aço da armadura, podendo causar tensões
internas maiores que 15MPa. À medida que a corrosão vai
se processando, esses produtos expansivos vão se
acumulando cada vez mais ao redor das armaduras, criando
verdadeiras “crostas” no seu entorno.
Tal fato produz esforços no concreto na direção radial das
barras, os quais geram tensões de tração que culminam com
Figura 4 – Pilar com destacamento e perda de seção de concreto
Em algumas edificações é usada uma “jaqueta” que
impede os agentes corrosivos de chegar à estrutura armada
do concreto.
Figura 5 – a)Pilar com destacamento e perda de seção de concreto
b) Pilar protegido por “jaqueta”
IX. Conclusão
Pode-se afirmar que a corrosão de armaduras deteriora as
estruturas de concreto sob duas óticas, de ação simultânea;
uma delas diz respeito à perda de seção das barras e seus
efeitos, e a outra se refere ao comportamento mecânico de
fissuração do concreto e suas conseqüências. Ambos os
processos ocorrendo sem que haja uma intervenção na
estrutura, fatalmente implicarão desfecho indesejável que é
o colapso dessa estrutura.
A avaliação de corrosão de armaduras de concreto exige
conhecimento específico e ensaios laboratoriais. Porém,
algumas providências, iniciais, simples como determinação
do recobrimento das armaduras e profundidade de
carbonatação, fornecem informações fundamentais no
estudo das causas da corrosão.
X. Referências Bibliográficas
[1] Oswaldo Cascudo, “O Controle da
Armaduras em Concreto”, Editora UFPR.
[2] Helene P. R., “Corrosão em Armaduras
Armado”, Editora Pini, IPT – Instituto
Tecnológicas de São Paulo.
[3] Kropp J., “Performance and concrete
criterion of its durability”, Chapman – Hall.
Corrosão de
para Concreto
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