Mestrado em Engenharia Civil
2011 / 2012
Reabilitação e Reforço de Estruturas
Aula 7.2: Durabilidade de estruturas de betão.
António Costa
Reforço e Reabilitação de Estruturas
DURABILIDADE
Objectivo
Assegurar que a estrutura satisfaça, durante o seu tempo
de vida, os requisitos de utilização, resistência e estabilidade,
sem perda significativa de utilidade nem excesso de
manutenção não prevista
2011/2012
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Reforço e Reabilitação de Estruturas
METODOLOGIA
Identificar as substâncias agressivas, como é que se
movimentam e acumulam relativamente à estrutura
Determinar quais os mecanismos de transporte e quais
os parâmetros que controlam esses mecanismos
caracterizar
CONDIÇÕES
DE
EXPOSIÇÃO
Determinar quais as reacções envolvidas na deterioração
e quais os parâmetros que controlam essas reacções
especificar
Seleccionar as medidas de protecção que controlem
ou evitem os mecanismos de deterioração
2011/2012
REQUISITOS
DE
DURABILIDADE
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Reforço e Reabilitação de Estruturas
CARBONATAÇÃO
CO2
CO2
PARÂMETROS PRINCIPAIS
C
Qualidade da camada de betão de recobrimento
Este parâmetro determina a resistência do betão à penetração do CO2
A qualidade do recobrimento é função da composição, compactação e cura do betão
Ambiente de exposição
Este parâmetro determina o teor de humidade do betão e o teor de CO2 do ar em contacto com o betão.
Estes factores influenciam significativamente a velocidade de carbonatação do betão
2011/2012
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Reforço e Reabilitação de Estruturas
Composição do betão
Razão água-cimento
Este parâmetro controla a dimensão e continuidade da estrutura porosa do betão
A velocidade de carbonatação é fortemente influenciada pela razão A/C
2011/2012
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Reforço e Reabilitação de Estruturas
Composição do betão
Quantidade de cimento
Este parâmetro determina a quantidade de substâncias carbonatáveis do betão
Maior quantidade
de cimento
2011/2012
Maior quantidade
de Ca(OH)2
Menor velocidade
de carbonatação
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Reforço e Reabilitação de Estruturas
Composição do betão
Adições
Redução da estrutura porosa
positivo
Efeitos
Redução da quantidade de Ca(OH)2 negativo
Limitar a quantidade de adições
Efectuar uma cura adequada do betão
As adições devem ser encaradas como um produto a adicionar ao betão e não
como um substituto do cimento
2011/2012
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Reforço e Reabilitação de Estruturas
Condições de exposição
Determinam o teor de humidade do betão de recobrimento
•
A difusão do CO2 na água é cerca de 104 vezes menor que no ar
•
É necessário uma certa quantidade de água para que se desenvolva a reacção de carbonatação
A velocidade de carbonatação é máxima em ambientes com humidades relativas de 50-70%
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Reforço e Reabilitação de Estruturas
Condições de exposição
Elementos sujeitos a ambientes interiores => a velocidade de carbonatação é máxima
Elementos enterrados ou submersos => a carbonatação tem pouco significado
Elementos em ambientes exteriores com chuva => a velocidade de carbonatação é baixa
Elementos em ambientes exteriores protegidos => a velocidade de carbonatação é mais elevada
Determinam o teor de CO2 no ar em contacto com o betão
Ambientes rurais
≈ 0.03%
Ambientes urbanos
Ambientes industriais
≈ 0.1%
Zonas densamente povoadas
Zonas com tráfego intenso
≈ 0.1 - 0.3%
> Teor de CO2 => > Velocidade de carbonatação
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Reforço e Reabilitação de Estruturas
CLORETOS
Cl
-
Cl-
PARÂMETROS PRINCIPAIS
C
Qualidade da camada de betão de recobrimento
Este parâmetro determina a resistência do betão à penetração de cloretos
A qualidade do recobrimento é função da composição, compactação e cura do betão
Ambiente de exposição
Este parâmetro determina os tipos de mecanismos de transporte que vão actuar no betão
Estes mecanismos influenciam significativamente a velocidade de penetração de cloretos
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Reforço e Reabilitação de Estruturas
Composição do betão
Razão água-cimento
Este parâmetro controla a dimensão e continuidade da estrutura porosa do betão
Acção importante na limitação da penetração por absorção e permeação
A velocidade de penetração é fortemente influenciada pela razão A/C
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Reforço e Reabilitação de Estruturas
Composição do betão
Quantidade e composição do cimento
•
A quantidade de cimento influencia a fixação dos cloretos no betão. Grosso modo a
resistência à penetração é função da raiz quadrada da quantidade de cimento
A composição do cimento determina a capacidade de fixação dos cloretos pela pasta de
cimento
Parâmetro mais importante: Teor em C3A
> teor em C3A
=>
< velocidade de penetração
Existe a vantagem em utilizar cimentos com elevadas quantidades de C3A em
ambientes contaminados por cloretos
Precauções a tomar: - calor de hidratação
- ataque dos sulfatos
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Reforço e Reabilitação de Estruturas
Composição do betão
Adições
•
Conduzem a um refinamento e bloqueamento da estrutura porosa do betão, aumentando a
resistência à penetração de cloretos
Os ensaios experimentais mostram que a utilização de sílica de fumo, pozolanas, cinzas
volantes e escórias de alto forno reduz substancialmente a velocidade de penetração de
cloretos.
Recomendação:
em ambientes contaminados por cloretos utilizar cimentos
com adições (cimentos CEM II, III, IV e V) ou misturas de
cimentos e adições
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Reforço e Reabilitação de Estruturas
Condições de exposição
Determinam os mecanismos de transporte de cloretos no betão
•
Zona atmosférica
absorção + difusão
A deposição de cloretos à superfície do betão depende:
- distância à orla costeira
- rumo do vento
- exposição à chuva
A carbonatação faz acelerar a penetração de cloretos
•
Zona de rebentação
absorção + difusão
A penetração depende do ritmo de secagem e molhagem do betão
•
Zona de maré
(absorção) + difusão
•
Zona submersa
permeação + difusão
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Reforço e Reabilitação de Estruturas
CORROSÃO
PARÂMETROS PRINCIPAIS
A velocidade com que se processa o mecanismo da corrosão depende de dois
factores principais
Resistividade do betão
Quantidade de oxigénio ao nível das armaduras
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Reforço e Reabilitação de Estruturas
Resistividade do betão
É influenciada fundamentalmente pelo teor de humidade do betão
Outros factores importantes:
- qualidade do betão (razão água-cimento)
- contaminação por cloretos
2011/2012
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Reforço e Reabilitação de Estruturas
Acesso de oxigénio às armaduras
É influenciado fundamentalmente pelo teor de humidade do betão
Outros factores importantes:
- qualidade do betão (razão água-cimento)
- espessura de recobrimento das armaduras
2011/2012
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Reforço e Reabilitação de Estruturas
Efeito da humidade na velocidade de corrosão
Existe um teor de humidade intermédio para o qual a velocidade de corrosão é máxima
2011/2012
Os maiores níveis de deterioração por corrosão de armaduras ocorrem em
elementos sujeitos a períodos alternados de molhagem e secagem
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Reforço e Reabilitação de Estruturas
Efeito da temperatura na velocidade de corrosão
A temperatura influencia a velocidade das reacções químicas e a mobilidade
dos iões no mecanismo da corrosão
Os ensaios confirmam a regra de que a um aumento da temperatura de 10 ºC
corresponde uma duplicação da velocidade de corrosão
2011/2012
Os climas quentes são mais agressivos relativamente à deterioração
por corrosão de armaduras
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Reforço e Reabilitação de Estruturas
Interacção ambiente-estrutura
A velocidade de corrosão é influenciada essencialmente pelo teor de humidade
do betão ao nível das armaduras
O teor de humidade no interior do betão depende de dois factores:
2011/2012
condições ambientais à superfície do betão
espessura e qualidade do betão de recobrimento
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Reforço e Reabilitação de Estruturas
Influência da espessura e da qualidade do betão de recobrimento
na humidade relativa ao nível das armaduras
a)
b)
c)
2011/2012
Velocidade de corrosão baixa
Velocidade de corrosão elevada
Velocidade de corrosão elevada
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Reforço e Reabilitação de Estruturas
Fendilhação
Permite o acesso rápido das substâncias agressivas ao nível das armaduras
fendas paralelas às armaduras têm grande influência no mecanismo da corrosão
despassivação
velocidade de corrosão
fendas transversais às armaduras têm uma influência importante na despassivação
e pouca influência na velocidade de corrosão (W < 0.5 mm)
O mecanismo da corrosão é fundamentalmente influenciado pelo processo catódico nas zonas adjacentes
às fendas
Qualidade do betão
2011/2012
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Reforço e Reabilitação de Estruturas
SULFATOS
PARÂMETROS PRINCIPAIS
Qualidade do betão
Este parâmetro determina a resistência do betão à penetração de sulfatos
A qualidade do betão é função da composição, compactação e cura
Composição do cimento
Este parâmetro determina a quantidade de substâncias reactivas no betão
Ambiente de exposição
Este parâmetro determina a quantidade de sulfatos em contacto com o betão e os tipos de mecanismos
de transporte que vão actuar
2011/2012
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Reforço e Reabilitação de Estruturas
Medidas de protecção
Controlar a permeabilidade do betão
Três tipos
Controlar a quantidade de substâncias reactivas
Impermeabilizar o betão
Permeabilidade
- Utilizar razões água-cimento baixas e dosagens de cimento adequadas
- Utilizar adições activas – pozolanas, cinzas volantes, sílica de fuma e escórias de alto forno
Substâncias reactivas
- Utilizar cimentos com baixo teor em C3A
- Utilizar adições activas para reduzir a quantidade de hidróxido de cálcio
as adições têm um duplo efeito na protecção do betão
Revestimentos superficiais
- Em ambientes muito contaminados é conveniente impermeabilizar o betão para evitar
o contacto com os sulfatos
2011/2012
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Reforço e Reabilitação de Estruturas
ÁLCALIS
PARÂMETROS PRINCIPAIS
Composição do betão
Este parâmetro determina a resistência à difusão do álcalis no interior do betão
e a quantidade de agregados reactivos
Composição do cimento
Este parâmetro determina o teor em álcalis do betão
Ambiente de exposição
Este parâmetro determina a humidade do betão
2011/2012
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Reforço e Reabilitação de Estruturas
Medidas de protecção
Evitar a utilização de agregados reactivos
- avaliação da reactividade aos álcalis – Especificação LNEC E 415
Limitar o teor em álcalis no cimento
- cimentos com baixo teor em álcalis: Na2O equiv < 0.6%
Limitar o teor em álcalis no betão
Na2O equiv < 3 kg/m3
-
Betões com baixa permeabilidade
- controlo da penetração de água e do movimento de álcalis no interior do betão
- utilizar adições activas para reduzir a permeabilidade do betão e o teor em hidróxido
de cálcio da pasta de cimento
Revestimentos superficiais para o betão
- para humidades relativas inferiores a 80% não ocorre expansão significativa
2011/2012
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Reforço e Reabilitação de Estruturas
Prevenção das Reacções Expansivas Internas
2011/2012
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Reforço e Reabilitação de Estruturas
Enquadramento Normativo
ESTRUTURAS DE BETÃO
Projecto de Estruturas de
Betão
NP EN 1992
Execução de Estruturas de
Betão
NP ENV 13670-1
BETÃO
NP EN 206-1
NP EN 197
cimento
NP EN 450
cinzas volantes
NP EN 13263
sílica de fumo
NP EN 934-2
adjuvantes
NP EN 12620
agregados
NP EN 13055-1
agregados leves
NP EN 12350
ensaios de betão
fresco
NP EN 12390
ensaios de betão
endurecido
Durabilidade
Esp LNEC E 461
Esp LNEC E 464
Esp LNEC E 465
NP EN 1008
água de amassadura
NP EN 12878
pigmentos
2011/2012
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Reforço e Reabilitação de Estruturas
Enquadramento geral dos intervenientes no processo de garantia da
Durabilidade
− Dono de Obra
Especificar o uso, o período de vida útil e os requisitos para o projecto e obra
Controlo de qualidade
Inspecção e ensaios
− Projectista
Identificar as condições de exposição ambientais
Concepção (sistema estrutural, geometria dos elementos)
Especificação dos materiais e recobrimentos
Critérios de projecto (controlo da fendilhação, ...)
Pormenorização e definição de eventuais medidas de protecção adicional
Manual de manutenção
− Empreiteiro
Executar a estrutura de acordo com os requisitos especificados
Controlar a composição do betão (razão A/C, tipo de cimento, agregados, ...)
Controlar a betonagem e cura do betão
Controlar os recobrimentos
− Utilizador
2011/2012
Inspecção/avaliação do comportamento
Manutenção
Evitar alterações na utilização da estrutura que agravem a agressividade das condições de exposição
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Reforço e Reabilitação de Estruturas
A protecção a conferir à estrutura deve ser definida considerando:
• Utilização
• Vida útil
• Manutenção prevista
• Efeito das acções
directas
indirectas
AMBIENTAIS
Acções ambientais:
Condições de exposição químicas e físicas a que a estrutura está sujeita para
além das acções mecânicas actuantes (NP EN 206-1; E 464)
2011/2012
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Reforço e Reabilitação de Estruturas
Classes de exposição ambiental
(LNEC E464)
Quadro 1 – Sem risco de corrosão ou ataque
Classe
X0
Descrição do
ambiente
Exemplos informativos
Para betão sem armaduras:
Todas as exposições,
excepto ao gelo/degelo,
abrasão ou ao ataque
químico
Betão enterrado em solo não agressivo.
Betão permanentemente submerso em água não agressiva.
Betão com ciclos de molhagem/secagem não sujeito a abrasão, gelo/degelo ou
ataque químico.
Para betão armado: muito
seco
Betão armado em ambiente muito seco.
Betão no interior de edifícios com muito baixa humidade do ar.
Quadro 2 – Corrosão induzida por carbonatação
2011/2012
Classe
Descrição do ambiente
XC1
Seco ou permanentemente
húmido
Betão armado no interior de edifícios ou estruturas, com excepção das áreas com
humidade elevada.
Betão armado permanentemente submerso em água não agressiva.
XC2
Húmido, raramente seco
Betão armado enterrado em solo não agressivo.
Betão armado sujeito a longos períodos de contacto com água não agressiva.
XC3
Moderadamente húmido
Superfícies exteriores de betão armado protegidas da chuva transportada pelo vento.
Betão armado no interior de estruturas com moderada ou elevada humidade do ar (v.g.,
cozinhas, casas de banho).
XC4
Ciclicamente húmido e seco
Betão armado exposto a ciclos de molhagem/secagem.
Superfícies exteriores de betão armado expostas à chuva ou fora do âmbito da XC2
Exemplos informativos
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Reforço e Reabilitação de Estruturas
Classes de exposição ambiental
Quadro 3 – Corrosão induzida por cloretos não provenientes da água do mar
Classe
Descrição do ambiente
Exemplos informativos
XD1
Moderadamente húmido
Betão armado em partes de pontes afastadas da acção directa dos sais
descongelantes, mas expostas a cloretos transportados pelo ar.
XD2
Húmido, raramente seco
Betão armado completamente imerso em água contendo cloretos; piscinas.
XD3
Ciclicamente húmido e seco
Betão armado directamente afectado pelos sais descongelantes ou pelos salpicos
de água contendo cloretos(1).
Betão armado em que uma das superfícies está imersa em água contendo cloretos
e a outra exposta ao ar (v.g., algumas piscinas ou partes delas). Lajes de parques
de estacionamento de automóveis(2) e outros pavimentos expostos a sais contendo
cloretos.
(1) No nosso país estas situações deverão ser consideradas na classe XD1; (2) Idem, se relevante
Quadro 4 – Corrosão induzida por cloretos da água do mar
2011/2012
Classe
Descrição do ambiente
XS1
Ar transportando sais
marinhos mas sem
contacto directo com água
do mar
XS2
Submersão permanente
XS3
Zona de marés, de
rebentação e de salpicos
Exemplos informativos
Betão armado em ambiente marítimo saturado de sais.
Betão armado em áreas costeiras perto do mar, directamente exposto e a menos
de 200 m do mar; esta distância pode ser aumentada até 1 km nas costas planas
e foz de rios.
Betão armado permanentemente submerso.
Betão armado sujeito às marés ou aos salpicos, desde 10 m acima do nível
superior das marés (5 m na costa Sul de Portugal Continental) até 1 m abaixo do
nível inferior das marés.
Betão armado em que uma das superfícies está imersa em água do mar e a outra
exposta ao ar (v.g., túneis submersos ou abertos em rocha ou solos permeáveis
no mar ou em estuário de rios). Esta exposição exigirá muito provavelmente
medidas de protecção suplementares.
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Reforço e Reabilitação de Estruturas
Classes de exposição ambiental
Quadro 5 – Ataque pelo gelo/degelo
Classe
Descrição do ambiente
XF1
Moderado número de ciclos de
gelo/degelo, sem produtos
descongelantes
XF2
Moderado número de ciclos de
gelo/degelo, com produtos
descongelantes
Exemplos informativos
Betão em superfícies verticais expostas à chuva e ao gelo.
Betão em superfícies não verticais mas expostas à chuva ou gelo.
Betão, tal como nas pontes, classificável como XF1, mas exposto aos sais
descongelantes directa ou indirectamente.
6. Ataque químico
2011/2012
XA1
Ambiente químico ligeiramente agressivo, de
acordo com a EN 206-1, Quadro 2
Terrenos naturais e água no terreno
XA2
Ambiente químico moderadamente agressivo,
de acordo com a EN 206-1, Quadro 2
Terrenos naturais e água no terreno
XA3
Ambiente químico altamente agressivo, de
acordo com a EN 206-1, Quadro 2
Terrenos naturais e água no terreno
33/63
Reforço e Reabilitação de Estruturas
Classes de exposição ambiental
Caracterização
química
Classes de exposição
Água no solo
XA1 – pouco agressivas
XA2 – moderadamente
agressivas
XA3 – muito agressivas
mg/l
SO24
≥ 200 e ≤ 600
> 600 e ≤ 3000
> 3000 e ≤ 6000
pH
≤ 6.5 e ≥ 5.5
< 5.5 e ≥ 4.5
< 4.5 e ≥ 4.0
CO2 agressivo mg/l
≥ 15 e ≤ 40
> 40 e ≤ 100
> 100
até à saturação
NH+4 mg/l
≥ 15 e ≤ 30
> 30 e ≤ 60
> 60 e ≤ 100
Mg2+ mg/l
≥ 300 e ≤ 1000
> 1000 e ≤ 3000
> 3000
até à saturação
mg/kgª) total
SO24
≥ 2000 e ≤ 3000(b)
> 3000b) e ≤ 12000
> 12000 e ≤ 24000
Acidez ml/kg
> 200
Baumann Gully
Não encontrado na prática
Solos
a) Os solos argilosos com uma permeabilidade abaixo de 10-5 m/s podem ser colocados numa classe mais baixa
b) O limite de 3000 mg/kg deve ser reduzido para 2000 mg/kg, caso exista risco de acumulação de iões sulfato no betão devido a ciclos de secagem e
molhagem ou à absorção capilar.
2011/2012
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Reforço e Reabilitação de Estruturas
Classes de exposição ambiental
Sempre que nas classes XA1 ou XA2 houver riscos de acumulação de sulfatos devidos a
ciclos de secagem e molhagem ou de absorção capilar devem satisfazer-se os requisitos da
classe superior
O ataque por bactérias anaeróbias que produzem ácidos (p.e. em esgotos), é um ataque
químico fortemente agressivo Classe XA3
Sempre que o teor de qualquer dos elementos agressivos seja superior ao limite indicado
para a classe XA3 deve-se proteger o betão
Outras formas particulares de acções agressivas
2011/2012
Utilização da estrutura para armazenamento de produtos agressivos
Cloretos contidos no betão
Reacções álcalis-sílica
Abrasão, erosão, cavitação
Variações de temperatura
Penetração de água sob pressão
Acções biológicas agressivas
…..
35/63
Reforço e Reabilitação de Estruturas
Requisitos de durabilidade
Aspectos a considerar:
2011/2012
Concepção estrutural –
Pormenorização da estrutura -
Selecção dos materiais –
Execução –
Controlo de qualidade
Medidas especiais de protecção -
forma estrutural: geometria; robustez
recobrimento das armaduras
pormenorização das armaduras
drenagem
betão
composição: A/C; dosagem de cimento
tipo de cimento
agregados
colocação e compactação do betão
protecção e cura
recobrimento das armaduras
armaduras em aço inox
revestimentos superficiais (betão e armaduras)
prevenção/protecção catódica
36/63
Reforço e Reabilitação de Estruturas
Medidas de protecção adicional
Revestimentos superficiais para betão
Prevenção catódica
2011/2012
37/63
Reforço e Reabilitação de Estruturas
ESPECIFICAÇÃO DA DURABILIDADE
2 métodos:
Metodologia prescritiva
com base em requisitos de composição e recobrimento de armaduras
Metodologia baseada em propriedades de
desempenho do betão
modelação dos mecanismos de deterioração considerando a
variabilidade dos parâmetros em causa (análise probabilística)
2011/2012
38/63
Reforço e Reabilitação de Estruturas
METODOLOGIA PRESCRITIVA
RECOBRIMENTO DAS ARMADURAS
Recobrimento nominal a especificar nos desenhos de projecto
Cnom = Cmin + ∆ Cdev
∆ Cdev = 10 mm (NP ENV 13670-1)
Recobrimento Cmin
protecção das armaduras contra a corrosão
deve assegurar
transmissão de forças entre a armadura e o betão
resistência ao fogo
2011/2012
39/63
Reforço e Reabilitação de Estruturas
METODOLOGIA PRESCRITIVA
RECOBRIMENTO MINIMO
Cmin = máx {Cmin,b; Cmin,dur + ∆ Cdur,γγ - ∆ Cdur,st – ∆ Cdur,add; 10mm}
Cmin,b –
recobrimento mínimo para garantir a aderência
Cmin,dur – recobrimento mínimo relativo às condições ambientais
∆ Cdur,γγ – margem de segurança adicional
∆ Cdur,st – redução do recobrimento no caso de utilização de aço inox
∆ Cdur,add – redução do recobrimento no caso de utilização de protecções adicionais
Condições de exposição
Cmin,dur
Classe estrutural
2011/2012
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Reforço e Reabilitação de Estruturas
METODOLOGIA PRESCRITIVA
Classe estrutural
Definem-se 6 classes estruturais S1 a S6 por forma a contemplar os seguintes aspectos:
- Período de vida útil
- Classe de resistência do betão (qualidade do betão)
- Forma estrutural
- Controlo de qualidade
A classe estrutural de referência recomendada é a S4
(relativa a um período de vida útil de 50 anos)
Os requisitos relativos à composição e resistência do betão referem-se a esta classe
estrutural
2011/2012
41/63
Reforço e Reabilitação de Estruturas
METODOLOGIA PRESCRITIVA
Quadro 4.3N: Classificação estrutural recomendada
Classe Estrutural
Classe de Exposição de acordo com o Quadro 4.1
Critério
X0
XC1
XC2 / XC3
XC4
XD1
XD2 /
XS1
XD3 / XS2 /
XS3
Tempo de vida útil de
projecto de 100 anos
aumentar
de 2
classes
aumentar
de 2
classes
aumentar
de 2
classes
aumentar
de 2
classes
aumentar
de 2
classes
aumentar
de 2
classes
aumentar de 2
classes
Classe de Resistência
≥ C30/37
reduzir de
1 classe
≥ C30/37
reduzir de
1 classe
≥ C35/45
reduzir de
1 classe
≥ C40/50
reduzir de
1 classe
≥ C40/50
reduzir de
1 classe
≥ C40/50
reduzir de
1 classe
≥ C45/55
reduzir de 1
classe
Elemento com
geometria de laje
reduzir de
1 classe
reduzir de
1 classe
reduzir de
1 classe
reduzir de
1 classe
reduzir de
1 classe
reduzir de
1 classe
reduzir de 1
classe
reduzir de
1 classe
reduzir de
1 classe
reduzir de
1 classe
reduzir de
1 classe
reduzir de
1 classe
reduzir de
1 classe
reduzir de 1
classe
1) 2)
(posição das armaduras não
afectada pelo processo
construtivo)
Garantia especial de
controlo da qualidade
da produção do betão
2011/2012
42/63
Reforço e Reabilitação de Estruturas
METODOLOGIA PRESCRITIVA
Quadro 4.4N: Valores do recobrimento mínimo, cmin,dur, requisitos relativos à
durabilidade das armaduras para betão armado, de acordo com a EN 10080
Requisito
Classe
Estrutural
ambiental para cmin,dur (mm)
Classe de Exposição de acordo com o Quadro 4.1
X0
XC1
XC2 /
XC3
XC4
XD1 /
XS1
XD2 /
XS2
XD3 / XS3
S1
10
10
10
15
20
25
30
S2
10
10
15
20
25
30
35
S3
10
10
20
25
30
35
40
S4
10
15
25
30
35
40
45
S5
15
20
30
35
40
45
50
S6
20
25
35
40
45
50
55
Quadro 4.5N: Valores do recobrimento mínimo, cmin,dur, requisitos relativos à
durabilidade das armaduras de pré-esforço
Requisito
ambiental para cmin,dur (mm)
Classe de Exposição de acordo com o Quadro 4.1
Classe
Estrutural
2011/2012
X0
XC1
XC2 / XC3
XC4
XD1 /
XS1
XD2 /
XS2
XD3 / XS3
S1
10
15
20
25
30
35
40
S2
10
15
25
30
35
40
45
S3
10
20
30
35
40
45
50
S4
10
25
35
40
45
50
55
S5
15
30
40
45
50
55
60
S6
20
35
45
50
55
60
65
43/63
Reforço e Reabilitação de Estruturas
METODOLOGIA PRESCRITIVA
∆ Cdur,γγ – valor recomendado 0mm
∆ Cdur,st = 10 mm (aço inox austenítico ou austenítico-ferrítico)
∆ Cdur,add = 5 mm (protecção superficial do betão satisfazendo a E468)
∆ Cdur,add = 5 mm (revestimento das armaduras com epóxi)
No entanto:
A utilização das possíveis reduções do recobrimento não poderá permitir
que o valor de Cmin,dur seja inferior ao correspondente à:
- Classe 2 para uma vida útil de 50 anos
- Classe 4 para uma vida útil de 100 anos
2011/2012
44/63
Reforço e Reabilitação de Estruturas
Prescrições relativas à composição e classe de resistência do betão
LNEC E464
- Vida útil de 50 anos-
Quadro 6 – Limites da composição e da classe de resistência do betão sob acção
do dióxido de carbono, para uma vida útil de 50 anos
CEM I (Referência); CEM II/A (1)
Tipo de cimento
Classe de exposição
XC1
XC2
XC3
XC4
XC1
XC2
XC3
XC4
Mínimo recobrimento
nominal (mm)*
25
35
35
40
25
35
35
40
Máxima razão
água/cimento
0,65
0,65
0,60
0,60
0,65
0,65
0,55
0,55
Mínima dosagem de
cimento, C (kg/m3)
240
240
280
280
260
260
300
300
C25/30
LC25/28
C25/30
LC25/28
C30/37
LC30/33
C30/37
LC30/33
C25/30
LC25/28
C25/30
LC25/28
C30/37
LC30/33
C30/37
LC30/33
Mínima classe de
resistência
(1)
(2)
2011/2012
CEM II/B(1); CEM III/A(2); CEM IV(2); CEM V/A(2)
Não aplicável aos cimentos II/A-T e II/A-W e aos cimentos II/B-T e II/B-W, respectivamente.
Não aplicável aos cimentos com percentagem inferior a 50% de clínquer portland, em massa.
45/63
Reforço e Reabilitação de Estruturas
Prescrições relativas à composição e classe de resistência do betão
Quadro 7 – Limites da composição e da classe de resistência do betão sob acção dos
cloretos, para uma vida útil de 50 anos
Tipo de cimento
CEM IV/A (Referência); CEM IV/B;
CEM III/A; CEM III/B; CEM V; CEM II/B (1);
CEM II/A-D
Classe de exposição
XS1/ XD1
XS2/ XD2
XS3/ XD3
XS1/ XD1
XS2/ XD2
XS3/ XD3
Mínimo recobrimento
nominal (mm)*
45
50
55
45
50
55
Máxima razão
água/cimento
0,55
0,55
0,45
0,45
0,45
0,40
Mínima dosagem de
cimento, C (kg/m3)
320
320
340
360
360
380
C30/37
LC30/33
C30/37
LC30/33
C35/45
LC35/38
C40/50
LC40/44
C40/50
LC40/44
C50/60
LC50/55
Mínima classe de
resistência
(1)
CEM I; CEM II/A (1)
Não aplicável aos cimentos II-T, II-W, II/B-L e II/B-LL.
Quadro 8 – Limites da composição e da classe de resistência do betão sob acção do
gelo/degelo, para uma vida útil de 50 anos
Tipo de cimento
CEM II/B(1); CEM III/A(2); CEM IV(2); CEM
V/A(2)
Classe de exposição
XF1
XF2
XF1
XF2
Máxima razão
água/cimento
0,60
0,55
0,55
0,50
Mínima dosagem de
cimento, C (kg/m3)
280
280
300
300
Mínima classe de
resistência
Teor mínimo de ar (%)
(1)
(2)
2011/2012
CEM I (Referência); CEM II/A (1)
C30/37
LC30/33
______
C30/37
LC30/33
4,0
C30/37
LC30/33
______
C30/37
LC30/33
4,0
Não aplicável aos cimentos II/A-T e II/A-W e aos cimentos II/B-T e II/B-W, respectivamente.
Não aplicável aos cimentos com percentagem inferior a 50% de clínquer portland, em massa.
46/63
Reforço e Reabilitação de Estruturas
Prescrições relativas à composição e classe de resistência do betão
Quadro 9 – Limites da composição e da classe de resistência à compressão do betão
sob ataque químico, para uma vida útil de 50 anos
Tipo de cimento
CEM IV/A (Referência); CEM IV/B;
CEM III/A; CEM III/B; CEM V; CEM II/B (1);
CEM II/A-D
CEM I; CEM II/A (1)
Classe de exposição
XA1
XA2 (2)
XA3 (2)
XA1
XA2 (2)
XA3 (2)
Máxima razão
água/cimento
0,55
0,50
0,45
0,50
0,45
0,45
Mínima dosagem de
cimento, C (kg/m3)
320
340
360
340
360
380
C30/37
LC30/33
C35/45
LC35/38
C35/45
LC35/38
C35/45
LC35/38
C40/50
LC40/44
C40/50
LC40/44
Mínima classe de
resistência
(1)
Não aplicável aos cimentos II-T, II-W, II/B-L e II/B-LL.
Quando a agressividade resultar da presença de sulfatos, os cimentos devem satisfazer os requisitos mencionados na secção 5,
nomeadamente no Quadro 10, aplicando-se ao betão as exigências estabelecidas neste quadro para o CEM IV.
(2)
Se na composição do betão forem utilizadas adições os termos dosagem de cimento e
razão água-cimento devem ser substituídos por dosagem de ligante e razão águaligante
A dosagem de cimento indicada nos quadros referem-se a betões com com Dmáx 32 mm
Para outros valores de Dmáx tem-se:
12.5 ≤ Dmáx < 20mm: C20/12.5 = 1.10 C
4 < Dmáx <12.5 mm:
2011/2012
C12.5/4 = 1.23 C
47/63
Reforço e Reabilitação de Estruturas
Prescrições relativas à composição e classe de resistência do betão
Quando a agressividade química for devida à acção dos sulfatos
Cimentos resistentes aos sulfatos
Tipo de cimento
Teor de
C3 A
CEM I (1)
CEM II (2)
CEM III,IV,V(3)
XA2
≤5%
≤8%
≤ 10 %
XA3
≤5%
≤6%
≤8%
Teor d (C3 A+C4 AF)
≤ 20 %
≤ 25 %
(1) Aplicável
(2)
2011/2012
também aos cimentos CEM II/A-L, II/A-LL e II/A-M
Só aplicável aos cimentos CEM II/S, II/D, II/P e II/V
(3) Só exigível aos cimentos CEM III/A, IV/A e V/A
48/63
Reforço e Reabilitação de Estruturas
Prescrições relativas à composição e classe de resistência do betão
- Vida útil de 100 anos -
Alterações dos requisitos dos quadros 6 a 9:
Classes XC; XD e XS
o recobrimento nominal é aumentado de 10 mm
Classes XF e XA
razão A/C é diminuída de 0.05
C é aumentada de 20 kg/m3
classe de resistência é aumentada de 2 classes
2011/2012
49/63
Reforço e Reabilitação de Estruturas
Combinação de classes de exposição
As diferentes superfícies de um dado elemento estrutural podem estar
sujeitas a diferentes classes de exposição ou à combinação de várias
classes de exposição
Quadro 11 – Combinações de classes de exposição
XD2
XC2 com:
XS2 + ataque da água do mar (XA1)
XF1
XA1, XA2 ou XA3
XC3 ou XC4
XF1
com :
XD1+ XF2
XS1
XD3
XS3+ ataque da água do mar (XA1)
XC4 com:
2011/2012
XA1, XA2 ou XA3
50/63
Reforço e Reabilitação de Estruturas
Combinação de classes de exposição
Exemplo: Ponte localizada num estuário
CORTE TIPO
XC3/XS1
XC4/XS1
XC4/XS3
XC4/XS3/XA1
XC2/XS2/XA1
2011/2012
51/63
Reforço e Reabilitação de Estruturas
Combinação de classes de exposição
Exemplo: Viaduto localizado no interior
XC3
XC4
XC4
XC2/XA1
2011/2012
52/63
Reforço e Reabilitação de Estruturas
Nos casos de não satisfação dos requisitos definidos nos quadros 6 e 7
há que recorrer às seguintes metodologias:
Conceito de desempenho equivalente
- composição não respeitando os limites indicados
- utilização de outros cimentos que não os indicados
Métodos baseados no desempenho
- recobrimentos menores os mínimos indicados
- recobrimentos maiores que os indicados e composições com menores exigências
- períodos de vida útil diferentes de 50 e 100 anos
2011/2012
53/63
Reforço e Reabilitação de Estruturas
Conceito de desempenho equivalente
Comparação do desempenho da composição de estudo com o desempenho de uma
composição de referência que satisfaça os requisitos dos quadros 6 e 7
Classe de
exposição
Propriedades a
determinar
Métodos
de ensaio
Número e tipo
de provetes
(mm)
XC1
XC2
XC3
XC4
Carbonatação
acelerada
LNEC E
391
1 provete
150x150x600
Permeabilidade
ao oxigénio
LNEC E
392
3 provetes
φ 150; h= 50
Resistência à
compressão
NP EN
12390-3
3 provetes de
150x150x150
Coef. de difusão
dos cloretos
LNEC E
463
2 provetes φ 100;
h= 50
Absorção capilar
LNEC E
393
3 provetes
φ 150; h= 50
Resistência à
compressão
NP EN
12390-3
3 provetes de
150x150x150
XS1/XD1
XS2/XD2
XS3/XD3
O desempenho médio das composições de estudo deve ser igual ou superior ao da
composição de referência
2011/2012
54/63
Reforço e Reabilitação de Estruturas
CLASSIFICAÇÃO DO BETÃO
-EN 206-
•
Classes de resistência à compressão
•
Classes de exposição ambiental
•
Classes de consistência
•
Classes relacionadas com o Dmáx
•
Classes de massa volúmica (betão leve)
•
Classes de teor de cloretos
2011/2012
55/63
Reforço e Reabilitação de Estruturas
CLASSIFICAÇÃO DO BETÃO
•
Classes de resistência à compressão
Betão normal e betão pesado:
Betão leve :
•
C12/15 a C90/105
LC12/13 a LC 80/88
Classes de exposição ambiental
Especificação LNEC E464
•
Classes relacionadas com o Dmáx
A classificação é definida pela máxima dimensão do
agregado mais grosso
2011/2012
56/63
Reforço e Reabilitação de Estruturas
CLASSIFICAÇÃO DO BETÃO
•
Classes de consistência
Classes de abaixamento (S1 a S5)
Classe
Abaixamento (mm)
S1
10 a 40
S2
50 a 90
S3
100 a 150
S4
160 a 210
S5
≥ 220
Classes Vêbê (V0 a V4)
Classes de compactação (C0 a C4)
Classes de espalhamento (F1 a F6)
2011/2012
57/63
Reforço e Reabilitação de Estruturas
CLASSIFICAÇÃO DO BETÃO
•
2011/2012
Classes de massa volúmica (betão leve)
Classes
Massa volúmica (kg/m3)
1.0
801 – 1000
1.2
1001 – 1200
1.4
1201 – 1400
1.6
1401 – 1600
1.8
1601 – 1800
2.0
1801 - 2000
58/63
Reforço e Reabilitação de Estruturas
CLASSIFICAÇÃO DO BETÃO
•
Classes de teor de cloretos
Utilização do betão
2011/2012
Classes de exposição ambiental
XC ; XF; XA
Betão sem armaduras de aço ou outros Cl 1.0
metais embebidos
XS; XD
Cl 1.0
Betão com armaduras ou outros metais Cl 0.4
embebidos
Cl 0.2
Betão com armaduras pré-esforçadas
Cl 0.1
Cl 0.2
59/63
Reforço e Reabilitação de Estruturas
TIPOS DE ESPECIFICAÇÃO DO BETÃO
•
-EN 206-
Betão de comportamento especificado
Betão cujas propriedades requeridas e características adicionais são
especificadas ao produtor
•
Betão de composição prescrita
Betão cuja composição e materiais constituintes são especificados ao
produtor
•
Betão de composição prescrita em norma
Betão de composição prescrita cuja composição se encontra
estabelecida numa norma válida no local de utilização do betão
(actualmente inexistente)
2011/2012
60/63
Reforço e Reabilitação de Estruturas
TIPOS DE ESPECIFICAÇÃO DO BETÃO
BETÃO DE COMPORTAMENTO ESPECIFICADO
Requisitos fundamentais a especificar (betão normal)
2011/2012
•
Conformidade com a EN 206-1
•
Classe de resistência à compressão
•
Classe de exposição
•
Máxima dimensão do agregado mais grosso
•
Classe de teor de cloretos
•
Classe de consistência
61/63
Reforço e Reabilitação de Estruturas
TIPOS DE ESPECIFICAÇÃO DO BETÃO
BETÃO DE COMPOSIÇÃO PRESCRITA
Requisitos fundamentais a especificar (betão normal)
•
•
•
•
•
•
•
•
2011/2012
Conformidade com a NP EN 206-1
Dosagem de cimento
Tipo e classe de resistência do cimento
Razão A/C ou consistência
Tipo, categorias e teor máximo de cloretos dos agregados
Máxima dimensão do agregado mais grosso e quaisquer
limitações para a granulometria
Tipo e quantidade de adições e adjuvantes
As origens dos adjuvantes ou adições e do cimento, em
substituição de características impossíveis de definir por outros
meios
62/63
Reforço e Reabilitação de Estruturas
TIPOS DE ESPECIFICAÇÃO DO BETÃO
DESIGNAÇÃO ABREVIADA PARA O BETÃO DE
COMPOSTAMENTO ESPECIFICADO
•
•
•
•
•
•
Referência à norma: NP EN 206-1
Classe de resistência à compressão
Classe de exposição
Classe de teor de cloretos
Máxima dimensão do agregado mais grosso
Classe de consistência
Exemplo:
2011/2012
NP EN 206-1; C30/37; XC4(Pt); Cl 0,4; D 25; S4
63/63