Departamento
de Engenharia Civil
Reabilitação de estruturas de betão de acordo
com a norma NP EN 1504
Relatório de estágio apresentado para a obtenção do grau de Mestre em
Construção Urbana
Autor
Licínio Bento Batista
Orientador
Mestre Paulo Maranha Nunes Tiago
Instituto Superior de Engenharia de Coimbra
Co-Orientador
Engº. Jorge da Fonseca Lourenço
Instituto Superior de Engenharia de Coimbra
Coimbra, Dezembro, 2012
Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
AGRADECIMENTOS
Ao Mestre Paulo Maranha Nunes Tiago, orientador neste estágio, expresso o meu profundo
agradecimento pelo tempo generosamente despendido nesta orientação, transmitindo sempre
conhecimentos valiosos e úteis, mas também pela sua amizade, dedicação e disponibilidade.
Ao Engenheiro Jorge da Fonseca Lourenço, co-orientador neste estágio, pelo fornecimento de
documentação de apoio crucial, assim como pelo apreço demostrado ao longo destes anos,
pelo qual estou profundamente grato.
A todos os docentes e não docentes do ISEC, pelo apoio incondicional ao longo dos anos.
Ao grupo AMB, que permitiu a realização do primeiro estudo de caso.
À empresa LEB – Consultores em Betões e Estruturas Lda., na pessoa do Sr. Engº Thomaz
Ripper, pela generosa cedência dos elementos referentes ao segundo caso de estudo
apesentado.
À empresa EDICONTROLE, Planeamento, Gestão e Coordenação de Obras Lda., na pessoa
do Sr. Engº Augusto de Matos Cabo, pela cedência de registos fotográficos relativos à
intervenção do segundo caso de estudo apresentado.
E por fim, à minha família e amigos e colegas de curso pela força e constante incentivo.
Licínio Bento Batista
Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
RESUMO
RESUMO
A deterioração do betão armado tem vindo a ser um factor de extrema importância em
estruturas correntes. Com o uso generalizado deste material nas construções das últimas
décadas, torna-se evidente a actual necessidade de reabilitação das mesmas.
Por vezes, devido à falta de conhecimento, algumas das tentativas de reparação de patologias,
revelam-se ineficazes ou insuficientes. Deste modo, a EN 1504 vem colmatar a falta de
cimentação acerca dos requisitos para os produtos e sistemas para protecção e reparação,
assim como dos métodos e seus processos de aplicação.
Este relatório procura sistematizar, resumidamente, as principais patologias que ocorrem em
estruturas de betão armado, procurando aquilatar das fases do processo de reparação,
incluídas na Parte 9 da EN 1504, bem como a sua aplicabilidade a situações reais, de acordo
com a Parte 10 da mesma norma, com a apresentação de dois estudos de caso.
Palavras-chave: EN-1504, patologias, reabilitação, protecção, manutenção, aplicação, betão.
NOTA: Este documento não respeita o novo Acordo Ortográfico da Língua Portuguesa.
Licínio Bento Batista
i
Rehabilitation of concrete structures (NP EN 1504)
ABSTRACT
ABSTRACT
The deterioration of reinforced concrete has been an extremely important factor in the current
structures. With the widespread use of this material in the construction of the last decades, it
is clear the current need to rehabilitate them.
Sometimes, due to lack of knowledge, some of the attempts to repair conditions prove to be
ineffective or insufficient. Thus, the EN 1504 has overcome the lack of documentation about
the requirements for products and systems for protection and repair, as well as the methods
and procedures for their application.
This report attempts to summarize the main pathologies occurring in reinforced concrete
structures, seeking to assess the phases of the repair process included in Part 9 of EN 1504, as
well as its applicability in real situations, in accordance with Part 10, with the presentation of
two case studies.
Keywords: EN-1504, pathologies, rehabilitation, protection, maintenance, application,
concrete.
NOTE: This document does not comply with the new Portuguese Language Orthographic
Agreement.
Licínio Bento Batista
ii
Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
ÍNDICE
ÍNDICE
1. INTRODUÇÃO .................................................................................................................................... 1
1.1. Enquadramento do Tema................................................................................................................. 1
1.2. Objectivos ......................................................................................................................................... 1
1.3. Estrutura do Relatório de Estágio .................................................................................................... 1
2. APLICABILIDADE DA NP EN 1504 ................................................................................................... 3
2.1. Fases de projecto ............................................................................................................................. 3
2.1.1. Informação acerca da estrutura ................................................................................................ 3
2.1.2. Processo de avaliação .............................................................................................................. 3
2.1.3. Estratégia de gestão ................................................................................................................. 5
2.1.4. Projecto do trabalho de reparação ........................................................................................... 7
2.1.5. Trabalho de reparação .............................................................................................................. 9
2.1.6. Aceitação do trabalho de reparação ....................................................................................... 11
2.2. Principais factores de degradação do betão .................................................................................. 11
2.2.1. Danos e defeitos do betão ...................................................................................................... 12
2.2.2. Danos no betão resultantes da corrosão das armaduras ....................................................... 19
2.3. Princípios e métodos de reparação de acordo com a EN 1504 .................................................... 22
2.3.1. Princípios e métodos de reparação relacionados com defeitos no betão .............................. 23
2.3.2. Princípios e métodos de reparação relativos à corrosão das armaduras .............................. 35
3. ESTUDO DE CASO .......................................................................................................................... 45
3.1. Caso vigas de cobertura ................................................................................................................ 45
3.1.1. Informação acerca da estrutura .............................................................................................. 46
3.1.2. Processo de avaliação ............................................................................................................ 46
3.1.3. Estratégia de gestão ............................................................................................................... 49
3.1.4. Projecto do trabalho de reparação ......................................................................................... 50
3.1.4.1. Escolha dos princípios e métodos de reparação ............................................................ 51
3.1.4.2. Compatibilidade entre métodos e condições de exequibilidade ..................................... 52
3.1.4.3. Definição de produtos e sistemas a aplicar ..................................................................... 52
3.1.4.4. Avaliação dos resultados da intervenção ........................................................................ 53
3.1.5. Trabalho de reparação ............................................................................................................ 54
3.1.5.1. Preparação do substrato ................................................................................................. 54
3.1.5.2. Aplicação de produtos e sistemas ................................................................................... 63
3.1.5.3. Controlo de qualidade ..................................................................................................... 67
3.1.6. Aceitação dos trabalhos de reparação ................................................................................... 71
3.2. Aplicabilidade da EN 1504 a caso existente .................................................................................. 72
3.2.1 Informação acerca da estrutura ............................................................................................... 72
3.2.2 Processo de avaliação ............................................................................................................. 72
3.2.3. Estratégia de gestão ............................................................................................................... 77
Licínio Bento Batista
iii
Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
ÍNDICE
3.2.4. Projecto do trabalho de reparação .......................................................................................... 78
3.2.4.1. Recolha dos dados resultantes do processo de avaliação e da estratégia de gestão ... 78
3.2.4.2. Análise dos Princípios e Métodos de reparação aplicáveis ............................................ 78
3.2.4.3. Definição das especificações dos produtos e sistemas correspondentes aos métodos de
reparação adoptados, baseados nos requisitos definidos nas partes 2 a 7 da EN 1504 ............ 80
3.2.4.4. Realização de análise estrutural e da segurança após a protecção e a reparação ....... 81
3.2.5. Trabalhos de reparação .......................................................................................................... 82
3.2.5.1. Preparação do substrato.................................................................................................. 82
3.2.5.2. Aplicação de produtos e sistemas ................................................................................... 86
3.2.5.3. Controlo de qualidade ...................................................................................................... 89
3.2.6 Aceitação do trabalho de reparação ........................................................................................ 89
4. CONCLUSÃO E DESENVOLVIMENTOS FUTUROS ...................................................................... 92
4.1. Conclusão ....................................................................................................................................... 92
4.2. Desenvolvimentos futuros .............................................................................................................. 92
4.3. Referências bibliográficas .............................................................................................................. 92
Licínio Bento Batista
iv
Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
ÍNDICE DE FIGURAS
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 2. 1 – Opções de reparação (adaptado da EN 1504-9)............................................................... 5
Figura 2. 2 – Pilar de ponte-açude em Coimbra (Jornal Campeão das Províncias) ............................ 12
Figura 2.3 – RAA nas barragens Alto Ceira e Pracana (Camelo, A. 2011) .......................................... 13
Figura 2.4 – RAA em fundação de edifício com 25 anos (Andrade, 2006) .......................................... 14
Figura 2.5 – Lixiviação em elemento de betão ..................................................................................... 14
Figura 2.6 – Ataque por acção bacteriológica ....................................................................................... 15
Figura 2.7 – Acção gelo-degelo em separador tipo “New Jersey” (Itambé, 2007) ............................... 16
Figura 2.8 – Diferencial de temperatura incidente em laje de cobertura (Storte, M. 2011) .................. 16
Figura 2.9 – Fissuras provocadas por retracção ................................................................................... 17
Figura 2.10 – Fendas de retracção por secagem (Costa, A. IST) ........................................................ 17
Figura 2.11 – Desgaste por abrasão em pavimento industrial (Weber) ............................................... 18
Figura 2.12 – Efeito da erosão (Medeiros, H.) ...................................................................................... 18
Figura 2.13 – Efeito da cavitação (Miranda, 1966) ............................................................................... 19
Figura 2.14 – Corrosão generalizada das armaduras por perda da passividade (Weber) ................... 20
Figura 2.15 – Efeito da corrosão junto a pontos angulosos .................................................................. 20
Figura 2.16 – Profundidade de carbonatação em provete com solução de fenolftaleína..................... 21
Figura 2.17 – Variação da coloração da fenolftaleína em função do pH (Wikipédia) ........................... 21
Figura 2.18 – Corrosão localizada por “picadelas” (Pereira et al., 2007) ............................................. 22
Figura 2.19 – Impregnação hidrofóbica nos poros do betão (EN 1504 – 2) ......................................... 23
Figura 2.20 – Efeito típico de impregnação nos poros de betão (EN 1504 – 2) ................................... 24
Figura 2.21 – Revestimento superficial do betão (EN 1504 – 2) .......................................................... 24
Figura 2.22 – Selagem de fendas superficial (weatherblocsystems) .................................................... 25
Figura 2.23 – Injecção de fendas (Jacowaterproofing) ......................................................................... 25
Figura 2.24 – Transformação de fissura em junta (Neves Teixeira) ..................................................... 26
Figura 2.25 – Protecção do betão com painéis exteriores .................................................................... 26
Figura 2.26 – Aplicação de membrana líquida sobre laje (Sika) .......................................................... 27
Figura 2.27 – Aplicação de potencial electroquímico (Twistfix) ............................................................ 28
Figura 2.28 – Aplicação manual de argamassa de reperfilamento....................................................... 29
Figura 2.29 – Projecção de betão (Mortarsprayer) ............................................................................... 30
Figura 2.30 – Reforço de uma parede de betão por contraventamento (Engenhariacivil) ................... 31
Figura 2.31 – Ancoragens de varões de aço com resina epoxi (Matisse) ............................................ 31
Figura 2.32 – Reforço com placas de fibra de carbono coladas (Matisse) ........................................... 32
Figura 2.33 – Injecção de fendas (Engenhariacivil) .............................................................................. 32
Figura 2.34 – Enchimento de fenda por acção gravítica (VubaSupplies) ............................................. 33
Figura 2.35 – Reacção de corrosão nas armaduras (John P. Broomfield, 1997) ................................. 36
Figura 2.36 – Aumento do recobrimento com argamassa classe R3 ................................................... 37
Licínio Bento Batista
v
Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 2.37 – Remoção de betão carbonatado ..................................................................................... 37
Figura 2.38 – Ilustração do processo de realcalinização electroquímica (Reabilitaçãodeedificios) ..... 38
Figura 2.39 – Esquema de realcalinização química (Araújo F., 2009) ................................................. 39
Figura 2.40 – Migração de iões cloreto para o ânodo exterior (constructionduniya) ............................ 39
Figura 2.41 – Diagrama de Pourbaix para o sistema água/ferro a 25ºC (Simas M., 2007) .................. 41
Figura 2.42 – Pastilha de zinco em formato de espaçador (ebanataw e Salta M, 2007) ..................... 42
Figura 2.43 – Aplicação de protecção activa anti-corrosão de base cimentícia ................................... 43
Figura 2.44 – Aplicação de inibidor de corrosão superficial (Sika) ....................................................... 44
Figura 2.45 – Aplicação de inibidor de corrosão superficial (Salta M, 2007) ........................................ 44
Figura 3.1 – Localização da intervenção ............................................................................................... 45
Figura 3.2 – Falta de recobrimento das armaduras .............................................................................. 46
Figura 3.3 – Estado das armaduras nas vigas ...................................................................................... 47
Figura 3.4 – Ninhos de agregados generalizados ................................................................................. 47
Figura 3.5 – Grandes concentrações de armadura impossibilitando a passagem do betão, e traçado
incorrecto das armaduras ...................................................................................................................... 48
Figura 3.6 – Betão com fragmentos de tijoleira ..................................................................................... 48
Figura 3.7 – Arame de amarração depositado sobre cofragem ............................................................ 49
Figura 3.8 – Reparação ao estado inicial por fases .............................................................................. 50
Figura 3.9 – Delimitação das zonas de betão a remover (1) ................................................................ 55
Figura 3.10 – Delimitação das zonas de betão a remover (2) .............................................................. 56
Figura 3.11 – Delimitação das zonas de betão a remover (3) .............................................................. 56
Figura 3.12 – Delimitação das zonas de betão a remover (4) .............................................................. 57
Figura 3.14 – Ângulo de corte mínimo e máximo (adaptado EN 1504-10) ........................................... 57
Figura 3.13 – Delimitação das zonas de betão a remover (5) .............................................................. 58
Figura 3.15 – Processo de remoção do betão ...................................................................................... 59
Figura 3.16 – Betão removido do elemento (1) ..................................................................................... 59
Figura 3.17 – Betão removido do elemento (2) ..................................................................................... 60
Figura 3.18 – Remoção de betão da primeira fase concluída............................................................... 60
Figura 3.19 - Processo de limpeza de armaduras com escova de aço ................................................ 61
Figura 3.20 – Processo de limpeza de armaduras com disco de aço .................................................. 62
Figura 3.21 – Resultados de limpeza das armaduras ........................................................................... 62
Figura 3.22 – Aplicação de inibidor de corrosão Sika MonoTop 910 .................................................... 64
Figura 3.23 – Final do processo de protecção das armaduras ............................................................. 64
Figura 3.24 – Aplicação manual de argamassa de reperfilamento Sika MonoTop 612 ....................... 65
Figura 3.25 – Resultado final do reperfilamento do betão .................................................................... 65
Figura 3.26 – Aplicação de recobrimento com Sika MonoTop 620 ...................................................... 66
Figura 3.27 – Acabamento superficial com talocha de esponja ............................................................ 66
Figura 3.28 – Aspecto final dos trabalhos de reparação ....................................................................... 67
Figura 3.29 – Temperatura do substrato ............................................................................................... 68
Figura 3.30 – Registo dos procedimentos entregue ao dono de obra .................................................. 71
Licínio Bento Batista
vi
Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 3.31 – Alçado poente do edifício (LEB – Consultores em Betões e Estruturas Lda.) ............... 73
Figura 3.32 – Pormenor em pilar de canto (LEB – Consultores em Betões e Estruturas Lda.) ........... 73
Figura 3.33 – Viga de bordadura 1 (LEB – Consultores em Betões e Estruturas Lda.) ....................... 74
Figura 3.34 – Viga de bordadura 2 (LEB – Consultores em Betões e Estruturas Lda.) ....................... 74
Figura 3.35 – Viga de bordadura 3 (LEB – Consultores em Betões e Estruturas Lda.) ....................... 75
Figura 3.36 – Ensaio com Ferroscan (LEB – Consultores em Betões e Estruturas Lda.).................... 75
Figura 3.37 – Planta tipo do edifício (LEB – Consultores em Betões e Estruturas Lda.) ..................... 76
Figura 3.38 – Desenho gerado pelo equipamento Ferroscan nos locais assinalados na planta tipo
(LEB – Consultores em Betões e Estruturas Lda.) ............................................................................... 76
Figura 3.39 – Alçados Poente e Norte (LEB – Consultores em Betões e Estruturas Lda.).................. 79
Figura 3.40 – Alçados Nascente e Sul (LEB – Consultores em Betões e Estruturas Lda.) ................. 79
Figura 3.41 – Análise estrutural (LEB – Consultores em Betões e Estruturas Lda.) ............................ 81
Figura 3.42 – Remoção de betão do estudo de caso (LEB – Consultores em Betões e Estruturas Lda.)
............................................................................................................................................................... 83
Figura 3.43 – Limpeza de armaduras e substrato de betão (LEB – Consultores em Betões e
Estruturas Lda.) ..................................................................................................................................... 83
Figura 3.44 – Pilar com betão removido (EDICONTROLE, Lda.) ......................................................... 84
Figura 3.45 – Processo de limpeza de substrato de betão e armaduras (EDICONTROLE, Lda.) ....... 85
Figura 3.46 – Aplicação de betão projectado 1 (EDICONTROLE, Lda.) .............................................. 87
Figura 3.47 - Aplicação de betão projectado 2 (EDICONTROLE, Lda.) ............................................... 87
Figura 3.48 - Aplicação de betão projectado 3 (EDICONTROLE, Lda.) ............................................... 88
Licínio Bento Batista
vii
Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
ÍNDICE DE QUADROS
ÍNDICE DE QUADROS
Quadro 2. 1 – Preparação do substrato (EN 1504-10) ........................................................................... 9
Quadro 2. 2 – Aplicação de produtos e sistemas (EN 1504-10) ........................................................... 10
Quadro 3.1 – Análise económica .......................................................................................................... 53
Quadro 3.2 – Preparação do substrato (EN 1504-10) .......................................................................... 54
Quadro 3.3 – Aplicação de produtos e sistemas (EN 1504-10) ............................................................ 63
Quadro 3.4 – Ensaios e observações a efectuar na intervenção (adaptado EN 1504-10) ................... 70
Quadro 3.5 – Preparação do substrato (adaptado EN1504-10) ........................................................... 82
Quadro 3.6 – Aplicação de produtos e sistemas ao estudo de caso (adaptado EN1504-10) .............. 86
Quadro 3.7 – Ensaios e observações para controlo de qualidade, aplicados ao estudo de caso
(adaptado da EN1504-10) ..................................................................................................................... 90
Licínio Bento Batista
viii
Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
SIMBOLOGIA
SIMBOLOGIA
A/C – Relação água-cimento
t – Temperatura superficial
Δt – Variação da temperatura
R3 – Requisito de desempenho, de acordo com EN1504-3 (classe com requisito estrutural, fck
≥ 25MPa)
R4 – Requisito de desempenho, de acordo com EN1504-3 (classe com requisito estrutural, fck
≥ 45MPa)
XC1 – Classe de exposição ambiental de acordo com EN 206-1 (Betão no interior de edifício
com baixa humidade).
Sa2 – Grau de limpeza da superfície de acordo com a EN ISSO 8501-1 (limpeza por jacto
abrasivo intenso).
Sa21/2 – Grau de limpeza da superfície de acordo com a EN ISSO 8501-1 (limpeza por jacto
abrasivo a fundo).
St3 – Grau de limpeza da superfície de acordo com a EN ISSO 8501-1 (limpeza manual e
mecânica a fundo).
Licínio Bento Batista
ix
Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
ABREVIATURAS
ABREVIATURAS
LNEC – Laboratório Nacional de Engenharia Civil
RAA – Reacção álcalis-agregado
N/C – Não-conformidade
Licínio Bento Batista
x
Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
1 INTRODUÇÃO
1. INTRODUÇÃO
1.1. Enquadramento do Tema
Actualmente, as estruturas de betão armado são uma realidade na maioria das construções
existentes. Pelo facto de se tratar de um material moldável e com grande capacidade
resistente, a sua utilização foi praticamente generalizada nos meados do Século XX em
projectos de fundações e estruturas de todo o tipo de obras.
Enquanto algumas estruturas apresentam um estado de conservação de acordo com o
espectável da vida útil de projecto, outras surgem num estado de degradação precoce devido a
factores tais como o desconhecimento da evolução do estado com o tempo (pela pouca
atenção dada à manutenção e prevenção), erros de construção, erros de projecto ou acções
acidentais.
Com o decréscimo na construção de novos edifícios e com o aumento da necessidade de
reabilitação no sector da construção, é crucial dotar os técnicos de conhecimentos de
avaliação/diagnóstico e intervenção na área de protecção e reparação das estruturas de betão
armado. Deste modo, a norma EN 1504 veio reunir e sistematizar saberes até agora dispersos,
fornecendo uma base de apoio para os produtos e sistemas utilizados para esta finalidade.
1.2. Objectivos
Este relatório enquadra-se na área de reabilitação de estruturas de betão armado e tem como
principais objectivos o seguinte:
- Identificar as diferentes fases de projecto no processo de reabilitação.
- Elencar os principais factores de degradação do betão.
- Estudo dos princípios de reparação da NP EN 1504 em obras de reabilitação, sistematizando
a sua aplicabilidade.
- Estudo de caso de reabilitação em vigas de betão armado de acordo com a norma NP EN
1504, bem como a aplicabilidade da mesma a uma reabilitação existente.
1.3. Estrutura do Relatório de Estágio
O presente relatório é composto por quatro capítulos.
Licínio Bento Batista
1
Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
1 INTRODUÇÃO
No capítulo 1, é realizada uma introdução ao tema, alertando para alguns dos problemas
actuais das estruturas de betão armado e da necessidade de reabilitação. Definem-se também
os objectivos do relatório.
No capítulo 2, são identificadas as fases de projecto no processo de reabilitação, bem como os
princípios de reparação apresentados pela NP EN 1504. Expõem-se ainda os principais
factores de deterioração do betão armado e definem-se pontos-chave na estratégia de
intervenção em todo o processo.
No capítulo 3, são apresentados dois estudos de caso reais em obra em que no primeiro
pretende-se reabilitar as vigas de rincão numa cobertura de quatro águas em laje aligeirada,
utilizando os procedimentos e princípios de reparação da NP EN 1504, e no segundo caso
pretende-se demostrar a aplicabilidade da norma a um caso de reabilitação efectuado
anteriormente à sua publicação.
No capítulo 4, apresenta-se a conclusão deste trabalho e possíveis desenvolvimentos futuros,
assim como as referências bibliográficas.
Licínio Bento Batista
2
Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
2 APLICABILIDADE DA NP EN 1504
2. APLICABILIDADE DA NP EN 1504
2.1. Fases de projecto
Com o objectivo de guiar os utilizadores, a EN 1504-9 subdividiu as fases de projecto de
reparação em seis subcapítulos:
- Informação acerca da estrutura;
- Processo de avaliação;
- Estratégia de gestão;
- Projecto do trabalho de reparação;
- Trabalho de reparação;
- Aceitação do trabalho de reparação.
2.1.1. Informação acerca da estrutura
No início de cada projecto deve-se realizar uma pesquisa para se obter o máximo de
informação disponível acerca da estrutura em estudo.
Para que se possa adoptar uma correcta estratégia de intervenção no processo de reparação,
deve-se procurar obter um correcto diagnóstico do estado real da estrutura. Deste modo, é
crucial obter toda a documentação disponível como por exemplo, peças escritas, cálculos,
peças desenhadas do projecto, especificações, planos de manutenção e reparação.
Por vezes deparamo-nos com estruturas para as quais não existe qualquer tipo de
documentação e onde o técnico depende apenas da avaliação/ensaios realizados no local e do
desempenho provável da estrutura no futuro pretendido pelo dono de obra.
2.1.2. Processo de avaliação
Toda e qualquer estrutura debilitada deve ser alvo de inspecção e avaliação com o objectivo
de enquadrar com confiança os problemas existentes. Ao longo dos anos têm-se verificado
que algumas das intervenções realizadas no processo de reparação, se revelam ineficazes pelo
facto de não existir um estudo prévio que aponte as causas efectivas da deterioração da
estrutura.
Licínio Bento Batista
3
Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
2 APLICABILIDADE DA NP EN 1504
Segundo a norma em estudo, o processo de avaliação da estrutura deve incluir pelo menos o
seguinte:
- O estado visível da estrutura de betão existente:
Devem ser avaliadas a existência de fissuras e/ou fendas incluindo local, largura, orientação
ou padrão; destacamentos do betão; existência de ninhos de agregados; porosidade excessiva;
entre outros defeitos visíveis.
- Os ensaios que permitam determinar o estado do betão e das armaduras:
Actualmente existe uma panóplia de técnicas e equipamentos para determinar o estado do
betão e suas armaduras. Devido à extensão do seu estudo, este tema não será abordado neste
relatório. Contudo existem vários estudos dedicados ao tema, como por exemplo (Padrão, J.
2004) e (Cóias et al., 2006).
- A concepção original de projecto:
Através de uma análise ao conjunto dos elementos estruturais, deve compreender-se o
funcionamento global da estrutura para uma correcta avaliação dos esforços nas secções em
estudo.
- O ambiente, incluindo a exposição à contaminação:
De acordo com a NP EN 206-1, que indica as especificações do betão, o ambiente onde o
elemento está inserido tem implicações directas nas características da mistura e recobrimentos
mínimos das armaduras. A classificação de exposição ambiental do betão armado ou préesforçado está relacionada com os dois principais factores de degradação:
- Corrosão das armaduras ou outros metais embebidos induzida por carbonatação ou iões
cloreto provenientes ou não da água do mar;
- Ataque sobre o betão por gelo/degelo ou químico.
Deste modo, e para que se possam compreender e corrigir as patologias que dai advenham, é
necessário registar quais os elementos sujeitos a condições ambientais agressivas que possam
conduzir à degradação precoce do betão.
- A história da estrutura de betão, incluindo a da exposição ambiental:
Como já referido no ponto 2.1.1, o historial da estrutura é elementar para que se possa
compreender a origem das patologias detectadas nos elementos.
Licínio Bento Batista
4
Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
2 APLICABILIDADE DA NP EN 1504
- As condições de utilização:
Durante a avaliação o técnico deve detectar as cargas ou acções efectivamente aplicadas à
estrutura.
- Requisitos para utilizações futuras:
O desempenho futuro da estrutura pretendido pelo dono de obra, como por exemplo a
atribuição de novo uso ao espaço existente modificando assim as acções para as quais a
estrutura foi inicialmente projectada, deve ser mencionado para que seja possível uma
correcta estratégia de intervenção.
2.1.3. Estratégia de gestão
A vida útil de projecto para a estrutura de betão após intervenção de reparação, é um elemento
chave na escolha de uma estratégia de gestão adequada. A Figura 2.1 exemplifica duas
alternativas de intervenção na estrutura para atingir a mesma vida útil de projecto:
Figura 2. 1 – Opções de reparação (adaptado da EN 1504-9)
As opções de reparação podem ser do tipo exaustivas ou de manutenção. Uma operação
exaustiva implica grande intervenção em toda a estrutura, procurando devolver o estado
inicial ao elemento, sendo normalmente uma operação com custos elevados a curto prazo e
que pode implicar introdução de restrições relativas ao uso da estrutura. Por outro lado, uma
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Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
2 APLICABILIDADE DA NP EN 1504
operação de manutenção está normalmente relacionada com pequenas intervenções repetidas
que vão desde a limpeza superficial até à reaplicação de elementos de protecção superficial,
sendo normalmente uma operação de custos reduzidos a curto prazo, mas que necessita de
várias repetições durante o período de vida útil da estrutura.
A escolha do tipo de opção de reparação deve ser tomada com base na eficácia das opções
tomadas ao longo da vida útil da estrutura (determinação do Custo Global do Ciclo de Vida).
Segundo a norma EN 1504, a escolha da acção apropriada para reparação da estrutura deve ter
em consideração as seguintes opções de gestão:
- Não fazer nada, mas monitorizar;
- Reanalisar a capacidade da estrutura, podendo conduzir a uma alteração de
funcionamento;
- Prevenir ou reduzir outras deteriorações;
- Reforçar ou reparar e proteger toda ou parte da estrutura de betão;
- Reconstituir ou substituir toda ou parte da estrutura de betão;
- Demolir toda ou parte da estrutura de betão.
A escolha de uma estratégia de gestão não depende unicamente da vertente técnica. A decisão
implica uma análise a factores económicos, funcionais e ambientais bem como aos requisitos
futuros pretendidos pelo dono de obra para a estrutura, sendo este fundamental.
Os factores que influenciam a escolha da opção de gestão da estrutura, embora não se
restringindo apenas aos enunciados, subdividem-se em quatro grupos: Base, Estruturais,
Saúde /Segurança e Ambientais.
- Factores Base:
Trata-se dos factores que, de um modo geral, estão relacionados com o pretendido pelo dono
de obra:
- A utilização pretendida e a vida útil de serviço remanescente;
- O desempenho requerido da estrutura (podendo incluir por exemplo a resistência ao fogo e a
estanquidade);
- A provável vida útil de serviço dos trabalhos de protecção e reparação;
- A disponibilidade requerida da estrutura, a interrupção admissível da sua utilização e as
oportunidades para trabalhos adicionais de protecção, reparação e monitorização;
- O número e custo dos ciclos de reparação aceitáveis durante a vida útil de projecto da
estrutura de betão;
- O custo de estratégias de gestão alternativas, incluindo inspecções e manutenções ulteriores
ou ouros ciclos de reparação;
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- Propriedades e possíveis métodos de preparação do substrato existente;
- A aparência da estrutura protegida e reparada.
- Factores Estruturais:
Factores de âmbito técnico, nomeadamente a previsão de acções que surgirão durante e após
conclusão dos trabalhos de reparação, bem como o cálculo da capacidade resistente da
estrutura a essas mesmas acções. Em casos onde seja necessário a remoção do volume de
betão sujeito à compressão, deve ter-se especial atenção ao efeito da redistribuição de
esforços que daí advém, podendo com isso dar origem a reparações que não estavam
efectivamente previstas.
Sempre que necessário e efectivamente possível, durante a operação de reparação deve-se
reduzir as sobrecargas actuantes e minimizar o efeito do peso próprio da estrutura através do
uso de escoramento adequado.
- Factores ligados à Saúde e à Segurança:
Durante o decorrer dos trabalhos é necessário salvaguardar pessoas e bens. Aspectos como a
sensibilidade da ocupação da estrutura, como por exemplo, os hospitais que são afectados
pelo uso de componentes nocivos, ruído e vibrações resultantes das operações de intervenção
e as consequências para utilizadores e terceiros de um possível colapso da estrutura, ou parte
dela, devem ser tidos em consideração na escolha de estratégia de gestão.
- Factores Ambientais:
A exposição ambiental à qual a estrutura está sujeita pode influenciar na escolha da opção de
gestão por necessidade de reparação ou, simplesmente, pela oportunidade de proteger e
prevenir o aparecimento de patologias futuras.
Deste modo, a escolha da estratégia gestão da estrutura deve ser uma decisão ponderada
reflectindo os requisitos do dono de obra quanto ao projecto, à vida útil da estrutura e às
opções de manutenção e reparação.
2.1.4. Projecto do trabalho de reparação
A reparação e protecção das estruturas de betão requerem uma avaliação e um projecto
relativamente complexos. Ao introduzir e definir os princípios chave na reparação e
protecção, a EN 1504 ajuda os donos de obra e empreiteiros a compreender na íntegra os
problemas e soluções ao longo das diferentes fases do processo de reparação e protecção.
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Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
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As fases tipo do projecto do trabalho de reparação são:
- Recolha dos dados resultantes do processo de avaliação e da estratégia de gestão;
- Análise dos princípios de reparação aplicáveis;
- Escolha dos métodos para protecção e reparação da estrutura;
- Análise de possíveis consequências indesejáveis resultantes da aplicação de um ou mais
métodos nas condições específicas individuais;
- Definição das especificações dos produtos e sistemas correspondentes aos métodos de
reparação adoptados, baseados nos requisitos definidos nas partes 2 a 7 da EN 1504;
- Realização de análise estrutural e da segurança após a protecção e a reparação.
Para uma melhor compreensão, a análise dos princípios de reparação e seus métodos serão
abordados separadamente no capítulo 2.3, após um breve estudo dos principais factores de
degradação do betão armado.
As propriedades dos produtos e sistemas requeridas para satisfação dos princípios de
protecção e reparação devem ser seleccionadas a partir das partes 2 a 7 da EN 1504. Os
produtos que fazem parte integrante de um sistema, não devem ser ensaiados individualmente,
a menos que o produto só por si satisfaça os requisitos de desempenho.
Na escolha dos produtos ou sistemas deve ter-se em atenção a possibilidade de
incompatibilidade entre os mesmos ou com os elementos a reparar. As reacções físicas e
químicas que possam ocorrer podem levar à ruína de todo o trabalho de reparação. Devem
ainda ser verificados possíveis conflitos entre os vários produtos ou sistemas com as
condições regulamentares respeitantes à saúde e segurança, protecção ambiental e fogo. As
condições de aplicação em obra também têm influência na escolha dos produtos ou sistemas,
isto é, se não for possível respeitar em obra as condições de aplicação definidas na Parte 10 da
EN 1504, então devem ser seleccionados princípios, métodos ou produtos alternativos que
satisfaçam as normas de aplicação.
Após a escolha das propriedades dos produtos e sistemas a aplicar na reparação, deve ser
realizada uma análise estrutural com o objectivo de garantir as condições de segurança estão
verificadas e que as reparações efectuadas asseguram o uso pretendido para a estrutura pelo
dono de obra. Sempre que seja aplicável, devem ainda ser elaboradas peças desenhadas dos
elementos projectados.
Outro factor importante que pode actualmente diferenciar um bom projecto de um mau
projecto é a necessidade de redução de custos. Sempre que tal for possível, deve ser elaborada
uma estimativa orçamental tendo em consideração factores como por exemplo:
- Custo do produto em função do seu rendimento;
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- Composição dos sistemas;
- Tempo de espera entre aplicações de demãos ou produtos;
- Tempo para que a resistência do produto seja alcançada;
- Condições de aplicação em obra.
Aprimorando os princípios, métodos e produtos ou sistemas a aplicar, é possível reduzir
efectivamente os custos globais da reparação sem colocar em causa a qualidade da reparação.
Deste modo, a escolha dos produtos e sistemas deve ser feita ainda em fase de projecto,
embora não sendo obrigatório, podendo ser realizada na fase dos trabalhos de reparação.
2.1.5. Trabalho de reparação
O modo de execução dos trabalhos é parte determinante no complexo processo de protecção e
reparação de estruturas de betão armado. A Parte 10 da EN 1504 vem desse modo definir os
requisitos do substrato antes e durante a aplicação, incluindo estabilidade estrutural dos
elementos em estudo, preparação e aplicação dos produtos e sistemas de reparação, controlo
de qualidade dos trabalhos efectuados, segurança, saúde e ambiente.
De um modo geral, a norma EN1504-10 define para cada método de reparação 3 fases de
processo: preparação do substrato; aplicação de produtos e sistemas; controlo da qualidade.
- Preparação do substrato;
Quadro 2. 1 – Preparação do substrato (EN 1504-10)
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A preparação do substrato pode subdividir-se em dois pontos: preparação do betão e
preparação das armaduras. O Quadro 2.1 refere quais os processos de preparação do substrato
a realizar em função do método previamente escolhido.
O número das subsecções diz respeito aos capítulos na parte 10 da norma e do seu anexo A,
onde estão descritos os modos de execução dos processos de preparação do substrato antes da
aplicação de qualquer produto ao sistema de reparação.
- Aplicação de produtos e sistemas;
De forma análoga à preparação do substrato, a aplicação de produtos e sistemas são definidos
através do Quadro 2.2 em função do método escolhido. Ao realizar quadros de leitura
idêntica, a norma proporciona uma melhor percepção e leitura por parte do utilizador.
Quadro 2. 2 – Aplicação de produtos e sistemas (EN 1504-10)
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- Controlo da qualidade.
O controlo de qualidade dos trabalhos de reparação é efectuado através de ensaios ou
observações, em função do método utilizado. A norma disponibiliza um quadro com o
sumário dos ensaios e observações a realizar, que se encontra subdividido em quatro fases:
condições do substrato antes ou depois da preparação; aceitação de produtos e sistemas;
condições e requisitos antes ou durante a aplicação; e condição final do endurecimento. (Vejase Quadro 3.4, referido no estudo de caso.)
Para cada um dos quarenta e cinco ensaios e observações, o anexo A da EN1504-10
especifica a norma EN, normas nacionais ou ISO a utilizar para a sua realização, dando ainda
orientações sobre os parâmetros máximos e mínimos aceitáveis para os ensaios das
características.
2.1.6. Aceitação do trabalho de reparação
Após o término dos trabalhos de reparação, sempre que seja aplicável, deve ser implementado
um sistema de gestão da manutenção, de forma a garantir o tempo de vida útil das
intervenções. Nos casos em que a integridade da estrutura dependa directamente do bom
estado dos produtos e sistemas, estes devem ser regularmente inspeccionados, ensaiados e
renovados se necessário. Deste modo, o dono de obra deve ficar com elementos em sua posse
que lhe permitam conhecer quais as intervenções a realizar no âmbito da inspecção e
manutenção, os riscos inerentes à deterioração dos trabalhos efectuados e qual o tempo de
vida útil da estrutura.
No final de cada projecto, e para futura referência, devem ainda ser entregues ao dono de obra
registos completos dos materiais utilizados e respectivos modos de aplicação, incluindo
relatório fotográfico, sempre que possível.
2.2. Principais factores de degradação do betão
Actualmente existem vários estudos relativos às causas do aparecimento de patologias em
estruturas de betão armado. Por se tratar de um tema extremamente extenso, este relatório
procura apenas expor as causas de deterioração mais comuns, para que desta forma se possa
compreender de um modo mais explícito, o funcionamento e aplicação dos princípios e
métodos de reparação apresentados na norma em estudo. Deste modo, optou-se por fazer a
separação entre danos e defeitos do betão e os danos e defeitos resultantes da corrosão nas
armaduras no elemento.
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2.2.1. Danos e defeitos do betão
A origem ou causa das patologias verificadas em elementos de betão subdividem-se em três
tipos de acções: mecânica, química ou física.
- Acção mecânica:
A degradação do betão por acção mecânica engloba todas as acções resultantes de impactos
acidentais, cargas excessivas, movimentos/assentamentos diferenciais, vibrações, sismo ou
explosão. É de referir que, embora não sendo directamente uma acção mecânica, os erros
humanos (projecto e/ou execução) podem originar patologias de carácter mecânico, como por
exemplo o subdimensionamento dos elementos estruturais ou deficiente execução em obra
devido à falta de mão-de-obra qualificada.
Figura 2. 2 – Pilar de ponte-açude em Coimbra (Jornal Campeão das Províncias)
Princípios relevantes para a reparação e protecção a acções mecânicas no betão de acordo
com a norma EN-1504-9:
Princípio 3 - Restauração do betão;
Princípio 4 - Reforço estrutural;
Princípio 5 - Aumento da resistência física.
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A escolha dos princípios de reparação podem não se restinguir apenas aos enunciados. A
norma define apenas bases orientativas em circunstâncias comuns, pelo que cada caso deve
ser cuidadosamente analisado.
-Acção química:
As reacções químicas que ocorrem no betão não se resumem apenas às reacções de hidratação
responsáveis pelo aumento da sua resistência. Actualmente, têm-se realizado estudos na busca
de respostas para as patologias de carácter químico verificadas em algumas das estruturas
correntes.
As patologias mais frequentes de deterioração do betão por ataque químico, normalmente
manifestam-se através de reacções álcalis-agregado, exposição a agentes químicos agressivos,
acção bacteriológica ou outra de carácter biológico e eflorescências/lixiviação.
A reacção álcalis-agregados (RAA) é um fenómeno que, de um modo geral, se manifesta na
presença de três elementos chave: Agregados na composição da mistura com componentes
reactivos, álcalis do cimento e humidade. A reacção química entre os agregados reactivos e o
álcalis do cimento leva à formação de um gel higroscópio com capacidade expansiva na
presença de água. Deste modo, o betão é afectado fortemente pelas tensões residuais
instaladas devido à expansão deste gel, levando à fendilhação e à degradação do elemento.
Figura 2.3 – RAA nas barragens Alto Ceira e Pracana (Camelo, A. 2011)
A resolução deste tipo de patologias pode ser bastante dispendiosa no caso de se tratar de
grandes volumes de betão com elevada permeabilidade. A RAA é um processo morosos que
se manifesta ao longo da vida útil da estrutura, dificultando a sua detecção precoce. Deste
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modo, é conveniente realizar ensaios à reactividade dos agregados antes da realização da
mistura, para que se possa evitar o surgimento desta patologia. A especificação do LNEC E461:2007, indica a metodologia para prevenir as reacções expansivas internas no betão.
Figura 2.4 – RAA em fundação de edifício com 25 anos (Andrade, 2006)
Também a exposição do betão a ambientes agressivos pode comprometer em muito a
sua durabilidade. A penetração de agentes agressores no cimento hidratado pode dar início a
reacções químicas que, dependendo do agente agressivo, dão origem à destruição da pasta de
cimento ou ao aparecimento de compostos de grande volume, provocando destacamentos.
Figura 2.5 – Lixiviação em elemento de betão
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Figura 2.6 – Ataque por acção bacteriológica
Princípios relevantes para a reparação e protecção ao ataque químico de acordo com a norma
EN-1504-9:
Princípio 1 – Protecção contra o ingresso;
Princípio 2 – Controlo da humidade;
Princípio 3 – Restauração do betão;
Princípio 6 – Resistência aos químicos.
-Acção física:
Outro dos mecanismos de deterioração do betão são os ataques físicos a que este está sujeito.
Ao longo destes anos, têm-se vindo a realizar estudos neste âmbito, pelo que actualmente são
já conhecidas na sua maioria as causa que levam ao aparecimento de patologias originadas
por este tipo de acção.
No caso de betões com porosidade elevada, a penetração de água nos vazios do betão com
temperaturas negativas, implica a passagem da água do estado liquido ao estado sólido (gelo),
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ocupando um volume superior ao inicial, dando origem ao aparecimento de tensões internas
que, por sua vez, pode levar à fissuração e posterior destacamento do betão.
Figura 2.7 – Acção gelo-degelo em separador tipo “New Jersey” (Itambé, 2007)
As variações da temperatura são outras das causas de aparecimento de patologias. O
aparecimento de fissuras em elementos estruturais pode resultar de grandes diferenciais de
temperatura incidentes nos elementos. Estes tipos de fissuras normalmente são activas, isto é,
variam conforme o diferencial de temperatura aplicado, pelo que o simples preenchimento da
fissura com material rígido pode não resolver eficazmente a patologia.
Figura 2.8 – Diferencial de temperatura incidente em laje de cobertura (Storte, M. 2011)
Talvez dos problemas mais conhecidos do betão sejam, de facto, os decorrentes da sua
retracção. A perda de água ao longo de todo o processo de endurecimento proporciona uma
redução de volume que, por sua vez, introduz tensões internas de tracção para as quais o betão
não possui resistência, originando o aparecimento de fissuras (Figura 2.9).
Para minimizar a perda rápida de água da mistura, uma cura eficaz pode tornar-se muito
relevante. Do mesmo modo, a redução da relação água-cimento (A/C) na formulação do betão
actua preventivamente na redução da retracção, uma vez que quando o volume de água da
mistura é menor, menor será a perda de água e menor a retracção hídrica.
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Figura 2.9 – Fissuras provocadas por retracção
Figura 2.10 – Fendas de retracção por secagem (Costa, A. IST)
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Actualmente, existem estudos sobre betões de retracção compensada que visam minorar os
efeitos da retracção, exceptuando-se os da retracção plástica. Com a introdução de cimento
expansivo, ou componentes expansivos, é possível aumentar o volume do betão após início de
presa e na fase de endurecimento, garantindo assim que durante a secagem e endurecimento
apenas ocorrerá um alívio das tensões de compressão instaladas ao invés da ocorrência de
fissuras.
Outra das causas de acções físicas bem conhecidas trata-se da deterioração do betão por
fenómenos de abrasão, erosão e cavitação. Os problemas de abrasão surgem do resultado da
fricção permanente entre partículas, como no caso de pavimentos industriais e rodoviários.
Figura 2.11 – Desgaste por abrasão em pavimento industrial (Weber)
A erosão e a cavitação são patologias ligadas normalmente a obras hidráulicas, sendo que a
primeira é o resultado do contacto permanente das partículas finas transportadas pela água
com a superfície de betão, e a segunda surge da explosão de bolhas de vapor de água quando a
velocidade ou direcção do escoamento sofre uma variação brusca.
Figura 2.12 – Efeito da erosão (Medeiros, H.)
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Figura 2.13 – Efeito da cavitação (Miranda, 1966)
Princípios relevantes para a reparação e protecção de acções físicas de acordo com a norma
EN-1504-9:
Princípio 1 – Protecção contra o ingresso;
Princípio 2 – Controlo da humidade;
Princípio 3 – Restauração do betão;
Princípio 4 – Reforço estrutural;
Princípio 5 – Aumento da resistência física.
2.2.2. Danos no betão resultantes da corrosão das armaduras
O processo de corrosão das armaduras mais comum ocorre devido à despassivação do aço no
interior do betão armado. Como é conhecido, o ambiente no interior do betão é alcalino, com
pH na ordem dos 12 a 13. Esta alcalinidade cria uma película de óxido passivante na
superfície do aço protegendo-o da corrosão. Contudo, da reacção química resultante da
penetração do dióxido de carbono (CO2) presente no ar com o hidróxido de cálcio (Ca(OH)2),
presente nos poros do betão, resulta carbonato de cálcio e água (CaCO3 + H2O),
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Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
2 APLICABILIDADE DA NP EN 1504
acompanhado por uma diminuição do pH, para cerca de 9, no interior do betão. Quando a
frente de carbonatação atravessa o recobrimento das armaduras, o aço passa de protegido
(passivado) a desprotegido, ficando sujeito a corrosão na presença de água e oxigénio.
Figura 2.14 – Corrosão generalizada das armaduras por perda da passividade (Weber)
Os elementos de betão expostos devem ter uma geometria o menos angulosa possível, uma
vez que nas arestas as frentes de carbonatação sobrepõe-se penetrando em maior
profundidade, o que origina a despassivação prematura das armaduras nas arestas expostas.
Figura 2.15 – Efeito da corrosão junto a pontos angulosos
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Actualmente, existem vários métodos para medição da profundidade de carbonatação. Um dos
mais utilizados, pela sua facilidade de aplicação em obra e economia, é o uso de solução
alcoólica de fenolftaleína, dado que o seu ponto de viragem de coloração coincide com
valores de pH para os quais se considera a despassivação das armaduras.
Figura 2.16 – Profundidade de carbonatação em provete com solução de fenolftaleína
Figura 2.17 – Variação da coloração da fenolftaleína em função do pH (Wikipédia)
Por outro lado, a despassivação das armaduras não ocorre apenas pela reacção do dióxido de
carbono com hidróxido de cálcio. O ataque por cloretos, em especial nas zonas marítimas ou
em pavimentos com uso de sais de degelo, podem igualmente destruir a camada passivante do
aço quando em concentrações acima de 0,2 % a 0,4 % da massa de cimento. Normalmente
este tipo de ataque manifesta-se em zonas localizadas, com vestígios de “picadelas”
superficiais em que existem pequeníssimas crateras, que são, além disso, zonas de
concentração de tensão.
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Figura 2.18 – Corrosão localizada por “picadelas” (Pereira et al., 2007)
Princípios relevantes de reparação e protecção para danos no betão resultantes da corrosão das
armaduras, de acordo com a norma EN-1504-9:
Princípio 1 – Protecção contra o ingresso;
Princípio 2 – Controlo da humidade;
Princípio 3 – Restauração do betão;
Princípio 7 – Preservação ou restauração da passividade;
Princípio 8 – Aumento da resistividade;
Princípio 9 – Controlo catódico;
Princípio 10 – Protecção catódica;
Princípio 11 – Controlo de áreas anódicas.
2.3. Princípios e métodos de reparação de acordo com a EN 1504
Ao longo destes anos têm-se vindo a desenvolver soluções que combatam a origem das
patologias verificas nas estruturas de betão correntes. Porém, as teorias e métodos de
reparação estudados e ensaiados para resolução, ou apenas minoração, desses problemas,
encontravam-se até então dispersos pela literatura. É neste sentido que a Parte 9 da EN 1504
actua, procurando resumir, de forma sucinta, os princípios e métodos de reparação adequados
a cada causa.
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2 APLICABILIDADE DA NP EN 1504
Dos onze princípios de reparação enunciados na EN 1504, os seis primeiros correspondem a
defeitos no betão e os últimos cinco à corrosão das armaduras. Para implementar cada
princípio (entenda-se de um modo geral como sendo o objectivo da acção), são apresentados
vários métodos (acções de reparação que conduzem aos objectivos) na Parte 9 da EN 1504.
A escolha dos métodos mais adequados depende de parâmetros, como por exemplo, do estado
do elemento, das substâncias a que está exposto, dos objectivos do trabalhos e da estratégia de
manutenção.
2.3.1. Princípios e métodos de reparação relacionados com defeitos no betão
Princípio 1 – Protecção contra a penetração de agentes agressivos
Como foi referido no capítulo 2.2, grande parte dos danos provocados ao betão deve-se em
parte pela facilidade de penetração de substâncias prejudiciais ao elemento. A norma
considera oito métodos de reparação para reduzir a permeabilidade e a porosidade da
superfície do betão a estas substâncias.
Método 1.1 – Impregnação hidrofóbica
Aplicação de produtos superficiais com características repelentes, destinados a impedir a
penetração da água no interior dos poros e capilares, sem efectuar o seu preenchimento e sem
alterar a aparência do elemento (Figura 2.19).
Figura 2.19 – Impregnação hidrofóbica nos poros do betão (EN 1504 – 2)
Método 1.2 - Impregnação
Aplicação de uma película fina e descontínua com o objectivo de reforçar a superfície e
diminuir a porosidade do betão. Os poros de menor dimensão são totalmente preenchidos
(Figura 2.20).
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Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
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Método 1.3 – Revestimento
Aplicação de revestimento superficial contínuo com o objectivo de reforçar a superfície,
melhorar o desempenho à penetração de agentes externos prejudiciais e, no caso de se tratar
de um produto com características elásticas, acomodar pequenas fissuras que possam surgir
devido a variações térmicas, dinâmicas ou juntas de dilatação inadequadas/insuficientes.
Figura 2.20 – Efeito típico de impregnação nos poros de betão (EN 1504 – 2)
Figura 2.21 – Revestimento superficial do betão (EN 1504 – 2)
Método 1.4 – Ligação superficial de fendas
Aplicação de material superficial em fendas, com o objectivo de impedir a penetração de
agentes agressivos ao interior do betão. A selagem pode ser feita por aplicação local de
membranas elásticas (Figura 2.22).
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Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
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Figura 2.22 – Selagem de fendas superficial (weatherblocsystems)
Método 1.5 – Enchimento de fendas
Injecção de produtos dúcteis ou expansivos com capacidade de selar o interior de fendas no
betão, proporcionando estanquidade.
Figura 2.23 – Injecção de fendas (Jacowaterproofing)
Método 1.6 – Transformação de fendas em juntas
No caso de se tratar de uma fissura activa, é normal a transformação dessa fissura em junta.
Esta deve ser executada com um material flexível e elástico próprio para o efeito. A decisão
desta transformação deve apenas ser tomada pelo técnico responsável pela estrutura.
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Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
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Figura 2.24 – Transformação de fissura em junta (Neves Teixeira)
Método 1.7 – Colocação de painéis exteriores
A aplicação de um sistema de protecção superficial do tipo fachada (Figura 2.25) oferece
protecção contra agentes agressivos externos ao betão, permitindo ainda quando necessário, a
introdução de isolamento térmico e acústico.
Figura 2.25 – Protecção do betão com painéis exteriores
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Método 1.8 – Aplicação de membranas
Método que consiste em aplicar uma membrana, líquida ou em rolo, sobre a superfície do
betão de forma a protegê-la de ataques ou penetração de agentes agressivos.
Figura 2.26 – Aplicação de membrana líquida sobre laje (Sika)
Princípio 2 – Controlo da humidade
A humidade no interior do betão é um dos elementos fundamentais para a ocorrência de
reacções químicas prejudiciais ao betão. Deste modo, controlando o teor de humidade no
interior do elemento pode-se também controlar o desenvolvimento de patologias associadas,
como por exemplo, a reacção alcalis-agregado.
A norma propõe cinco métodos de controlo da humidade, sendo que os métodos 2.1, 2.2, 2.3 e
2.4, coincidem com os métodos 1.1, 1.2, 1.3 e 1.7 do Princípio 1 respectivamente.
Método 2.1 – Impregnação hidrofóbica
Método 2.2 – Impregnação
Método 2.3 – Revestimento
Método 2.4 – Colocação de painéis externos
Métodos já referidos no Princípio 1.
Método 2.5 – Tratamento electroquímico
Através da aplicação de um potencial eléctrico à estrutura é possível conduzir a humidade
para a área do cátodo, mediante um processo de electro-osmose (Figura 2.27). Trata-se de um
método com maior interesse prático em situações de humidade ascensional.
Licínio Bento Batista
27
Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
2 APLICABILIDADE DA NP EN 1504
Figura 2.27 – Aplicação de potencial electroquímico (Twistfix)
Princípio 3 – Restauração do betão
No decorrer do processo de reparação e protecção da estrutura, por vezes é necessário
proceder à substituição e reperfilamento do betão danificado. A escolha do método de
restauração, depende de aspectos como por exemplo: o acesso ao local; factor económico; a
extensão dos danos; a densidade de armaduras no elemento.
O Princípio 3 define quatro métodos para substituição e reperfilamento do betão:
Método 3.1 – Argamassa de aplicação manual
A aplicação de argamassas pelo processo manual (Figura 2.28) revela-se um método prático
em reparações localizadas onde a extensão dos danos é pequena, destacando-se pelo carácter
económico e tradicional. Actualmente, existe uma panóplia de argamassas pré-doseadas com
requisitos específicos e de acordo com a EN 1504-3, procurando dar resposta às exigências de
durabilidade requeridas por parte dos projectistas e dono de obra.
Método 3.2 – Reperfilamento com betão ou argamassa
No caso de grandes superfícies a reparar, como por exemplo os tabuleiros de pontes, ou locais
com grande densidade de armaduras, é usual a utilização de processos como vazamentos ou
grouting, utilizando misturas de grande fluidez e com baixa sensibilidade à retracção, para
Licínio Bento Batista
28
Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
2 APLICABILIDADE DA NP EN 1504
permitir o preenchimento de todos os vazios entre armaduras e possibilitar o uso de grandes
espessuras de enchimento, minimizando o risco de fissuração.
Figura 2.28 – Aplicação manual de argamassa de reperfilamento
Método 3.3 – Projecção de betão ou argamassa
Para o preenchimento de zonas de difícil acesso, a aplicação de betão ou argamassa por
projecção pode ser uma solução vantajosa (Figura 2.29). A possibilidade de efectuar a
projecção por via seca, permite percorrer grandes distâncias entre o local de preparação dos
materiais e o elemento a reparar, uma vez que a introdução de água na mistura é efectuada na
agulheta de projecção. Por outro lado, a projecção por via húmida produz menos ricochete, o
que melhora significativamente as condições de aplicação para o operador, podendo ser
crucial na decisão do método de reparação, consoante a dificuldade de acesso ao local. Para a
reparação em elementos verticais e tectos com grande extensão de danos, a aplicação dos
produtos de reparação por projecção, garante uma boa compactação e preenchimento entre
armaduras.
Método 3.4 – Substituição de elementos
Por vezes o estado de degradação dos elementos é de tal ordem elevado que a reparação é
economicamente inviável. O método 3.4 consiste na substituição de toda a estrutura ou parte
dela, por novos elementos. A escolha deste método pressupõe uma análise estrutural
adequada, garantindo a distribuição de cargas durante e após as operações de reparação, bem
como a segurança e compatibilidade nas ligações dos elementos novos aos antigos.
Licínio Bento Batista
29
Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
2 APLICABILIDADE DA NP EN 1504
Figura 2.29 – Projecção de betão (Mortarsprayer)
Princípio 4 – Reforço estrutural
A necessidade de reforço estrutural é uma constante em grande parte das estruturas existentes,
quer pela deterioração das armaduras, quer pela necessidade de aumento da capacidade
resistente da estrutura de acordo com as novas adaptações ao uso. Nesta perspectiva, a EN
1504-9 define sete métodos para o efeito.
Método 4.1 – Adição ou substituição de armaduras externas ou embebidas
As armaduras que tenham sofrido grande perda de secção devido ao processo de corrosão,
devem ser substituídas de modo a repor a capacidade resistente inicial. Por outro lado, quando
a capacidade estrutural é insuficiente para o uso pretendido, podem ser adicionados novos
varões ao elemento (Figura 2.30). O local onde incorporar as novas armaduras, assim como o
diâmetro das mesmas, deve ser efectuado pelo técnico projectista.
Licínio Bento Batista
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Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
2 APLICABILIDADE DA NP EN 1504
Figura 2.30 – Reforço de uma parede de betão por contraventamento (Engenhariacivil)
Método 4.2 – Adição de armaduras ancoradas em furos abertos ou a abrir
O reforço estrutural pode ser realizado com a introdução de armaduras em furos previamente
realizados e ancoradas com resinas epoxi. As especificações dos sistemas e produtos de
ancoragens de armaduras de aço são descritos na Parte 6 da EN 1504.
Figura 2.31 – Ancoragens de varões de aço com resina epoxi (Matisse)
Método 4.3 – Reforço com placas coladas
Ao longo dos últimos anos, com o desenvolvimento de colas estruturais epoxi, têm-se vindo a
desenvolver soluções estruturais recorrendo a materiais compósitos tais como, por exemplo,
os laminados de fibras de carbono. A utilização destes materiais tem crescido nos últimos
anos devido, em grande parte, às resistências possíveis de obter com reduzidas secções de
material. As especificações dos sistemas e produtos da colagem de elementos são descritos na
Parte 4 da EN 1504.
Licínio Bento Batista
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Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
2 APLICABILIDADE DA NP EN 1504
Figura 2.32 – Reforço com placas de fibra de carbono coladas (Matisse)
Método 4.4 – Adição de argamassa ou betão
Este método foi abordado no Princípio 3 – restauração do betão. Contudo, de modo a
garantir a capacidade resistente dos materiais em reforço estrutural, estes devem estar em
conformidade com a EN 1504-3 e possuir uma classe de resistência R3 (de acordo com a EN
1504, fck ≥ 25MPa) ou R4 (de acordo com a EN 1504, fck ≥ 45MPa).
Método 4.5 – Injecção de fendas, vazios ou interstícios
A injecção de resinas epoxi de baixa viscosidade, embora não proporcione reforço estrutural,
pode restaurar as condições estruturais de um elemento fendilhado.
Figura 2.33 – Injecção de fendas (Engenhariacivil)
Licínio Bento Batista
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Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
2 APLICABILIDADE DA NP EN 1504
Método 4.6 – Enchimento de fendas, vazios ou interstícios
Em locais de fissuras estáticas suficientemente largas, podem ser aplicadas resinas epoxi pelo
processo de enchimento por gravidade. Em suportes como paredes e tectos, existem
actualmente no mercado, materiais com características tixotrópicas que permitem igualmente
a sua aplicação.
Figura 2.34 – Enchimento de fenda por acção gravítica (VubaSupplies)
Método 4.7 – Pré-esforço (pós-tensionamento)
O sistema de pré-esforço por pós-tensionamento do betão consiste em aplicar tensão de préesforço ao betão no estado endurecido. Deste modo, é possível submeter um elemento
existente a maiores solicitações e levar a menores deformações. Por outro lado, é uma solução
que necessita de equipamento e mão-de-obra especializada, o que pode ser menos apelativo
do ponto de vista económico.
Princípio 5 – Aumento da resistência física
Como foi abordado no capítulo 2.2, as estruturas de betão armado estão por vezes sujeitas a
exigências severas do ponto de vista físico. Neste sentido, a norma sugere três métodos para
melhorar significativamente a durabilidade das estruturas.
Licínio Bento Batista
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Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
2 APLICABILIDADE DA NP EN 1504
Método 5.1 – Revestimento
Método descrito no princípio 1, que se enquadra neste tema devido ao aumento da resistência
à abrasão e erosão proporcionada pelos produtos de revestimento.
Método 5.2 – Impregnação
De forma análoga ao método anterior, trata-se de uma opção de reparação que para além de
garantir boa protecção contra agentes agressivos, proporciona ainda um aumento da
resistência à abrasão (cerca de 30% em relação a uma amostra não impregnada) devido ao
preenchimento parcial ao total dos poros da superfície do betão.
Método 5.3 - Adição de argamassa ou betão
Por vezes existem elementos estruturais situados em locais sujeitos a impactos acidentais,
como por exemplo os pilares em estacionamentos e garagens, onde a perda de secção do
elemento, possa levar ao colapso de toda ou parte da estrutura. A adição de betão ou
argamassas de classe R3 ou R4 permite restabelecer a secção perdida e garantir o
recobrimento de segurança nas zonas de possíveis novos impactos. Outros requisitos como
melhorar a resistência à abrasão e erosão, podem igualmente ser equacionados neste método.
Princípio 6 – Resistência aos químicos
De modo a possibilitar uma intervenção de reparação, deve-se procurar conhecer o tipo e a
concentração de agente químico com o qual o elemento esteve em contacto. A Parte 9 da EN
1504 fornece as especificações dos produtos e sistemas que poderão proteger o betão contra o
ataque ambiental químico de acordo com a norma EN 206-1, bem como pelo ataque químico
severo listado na EN 13529. Os métodos de reparação apresentados são em tudo idênticos ao
já apresentado nos princípios 1 e 5, diferenciando-se no tipo de produtos a aplicar.
Método 6.1 – Revestimento
Método 6.2 – Impregnação
Enunciados no princípio 1.
Método 6.3 – Adição de argamassa ou betão
Enunciado no princípio 5.
Licínio Bento Batista
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Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
2 APLICABILIDADE DA NP EN 1504
2.3.2. Princípios e métodos de reparação relativos à corrosão das armaduras
Como é sabido, um dos principais factores de degradação das estruturas de betão armado,
deve-se ao facto das armaduras no seu interior serem susceptíveis à corrosão. A compreensão
do mecanismo de desenvolvimento da corrosão é muito importante nos princípios de
reparação, relativos à corrosão das armaduras, enunciados na EN1504.
Com a despassivação das armaduras conforme enunciado no capítulo 2.2.2, a superfície do
aço fica sujeita à acção da humidade e do oxigénio ou de cloretos, propiciando uma reacção
electroquímica anódica. Esta é responsável pela dissolução do aço na água contida nos poros
intersticiais do betão (Fe2+), originando em simultâneo a perda de dois electrões (2e-).
Fe -> Fe2+ + 2e-
(2.1)
Por outro lado, os dois electrões produzidos na reacção anódica, têm de ser consumidos
noutro local para manter a neutralidade eléctrica, onde com a presença de humidade e
oxigénio, inicia-se a reacção catódica:
2e- + H2O + ½ O2 -> 2OH-
(2.2)
Esta reacção origina o aparecimento de iões Hidroxilo (OH-) que são os responsáveis pelo
aumento da alcalinidade local e proporcionam um aumento da camada passivante na
superfície do aço.
Contudo, é a repetição cíclica entre reacção anódica/catódica que pode ter consequências
catastróficas. Os iões Hidroxilo (OH-) reagem com ferro solúvel (Fe2+) originando Hidróxido
Ferroso (Fe(OH)2) (2.3), que por sua vez, na presença de água e oxigénio, reage formando
Hidróxido Férrico (4Fe(OH)3) (2.4) e por fim ocasiona o aparecimento de Óxido de Ferro
Hidratado (2FeO3.H2O) ou ferrugem (2.5).
Fe2+ + 2OH- -> Fe(OH)2
(2.3)
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O -> 4Fe(OH)3
(2.4)
2Fe(OH)3 -> 2FeO3.H2O + 2H2O
(2.5)
Uma vez que o Óxido de Ferro (Fe2O3) só por si ocupa o dobro do volume ocupado
inicialmente pelo aço, quando se torna hidratado (2FeO3.H2O) o seu volume pode expandir
até dez vezes mais o volume inicial, o que origina grandes tensões internas na interface
betão/armadura, levando ao aparecimento de fissuras e destacamentos de betão.
Licínio Bento Batista
35
Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
2 APLICABILIDADE DA NP EN 1504
Figura 2.35 – Reacção de corrosão nas armaduras (John P. Broomfield, 1997)
Princípio 7 – Preservação ou restauração da passividade
Como foi referido no capítulo 2.2, a corrosão das armaduras no betão armado é uma das
principais causas de deterioração. A manutenção da camada passivante protectora das
armaduras impede que estejam reunidas as condições para a ocorrência de corrosão. O
Princípio 7 da norma enumera cinco métodos para a preservação e restauração do estado
alcalino no betão.
Método 7.1 – Aumento do recobrimento com betão ou argamassa
O risco de ocorrência da despassivação das armaduras aumenta quanto maior for a porosidade
no betão e menor for o recobrimento do aço. Deste modo, caso as armaduras ainda se
encontrarem passivadas, o risco pode ser minimizado aumentando o recobrimento do
elemento com argamassa de classe R3/R4 ou betão (Figura 2.36).
Método 7.2 – Substituição do betão carbonatado ou contaminado
Em situações em que as armaduras tenham ficado desprotegidas (despassivadas) é possível
recuperar o ambiente alcalino pela remoção do betão carbonatado por novo betão (Figura
Licínio Bento Batista
36
Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
2 APLICABILIDADE DA NP EN 1504
2.37). Contudo, se o ataque é proveniente de cloretos e a concentração se mantiver no betão,
será necessário proceder a métodos alternativos ou em conjunto com este.
Figura 2.36 – Aumento do recobrimento com argamassa classe R3
Figura 2.37 – Remoção de betão carbonatado
Licínio Bento Batista
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Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
2 APLICABILIDADE DA NP EN 1504
Método 7.3 – Realcalinização electroquímica de betão carbonatado
Aplicando um potencial eléctrico entre as armaduras do betão e uma malha exterior envolvida
numa solução electrolítica, através de dois processos físico-químicos (electro osmose e
electrolise) é possível realcalinizar o betão, restabelecendo a passivação das suas armaduras
(Figura 2.38).
Conforme foi descrito no capítulo 2.3.2, os iões hidroxilo (OH-) são responsáveis pelo
aumento da alcalinidade e restauração da camada passivadora na superfície do aço. Ao aplicar
um potencial eléctrico entre uma malha exterior e as armaduras no interior do betão, permite
que as reacções anódicas se desenvolvam na malha exterior, enquanto as reacções catódicas
(onde se desenvolvem os iões hidroxilo) se desenvolvam o longo de todas as armaduras,
restabelecendo assim a alcalinidade e por conseguinte a passivação das armaduras. Este
processo é ainda acompanhado de um fluxo electro osmótico que transporta a solução alcalina
para o interior dos poros capilares do betão.
Este processo geralmente é temporário com uma duração de 1 a 2 semanas e com uma
densidade de corrente entre 0,8 a 2 A/cm2 (Salta M, 2007).
Segundo a EN 1504-9, este método é aplicado de acordo com os princípios do CEN/TS
14038-1.
Figura 2.38 – Ilustração do processo de realcalinização electroquímica
(Reabilitaçãodeedificios)
Licínio Bento Batista
38
Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
2 APLICABILIDADE DA NP EN 1504
Método 7.4 – Realcalinização do betão carbonatado por difusão
Este método baseia-se no princípio de auto-regeneração do betão carbonatado, pela difusão do
alcali proveniente do contacto de uma nova camada de betão altamente alcalino. Os iões
alcalinos transportados pela acção capilar e forças hidráulicas, reagem com os produtos
dissolvidos na água nos poros do betão, produzindo assim novos produtos que propiciam a
subida do pH. (Figura 2.39)
Figura 2.39 – Esquema de realcalinização química (Araújo F., 2009)
Método 7.5 – Extracção electroquímica de cloretos
É possível diminuir o risco de ataque por cloretos às armaduras, quer estejam ou não
passivadas. A redução de iões de cloro no betão em torno das armaduras por potencial
eléctrico favorece a capacidade de alcalinização no mesmo, permitindo a passivação do aço.
De forma análoga ao sistema de realcalinização electroquímica apresentado no método 7.3, os
iões cloreto possuindo carga negativa, são electricamente repelidos pela carga negativa do
cátodo (Figura 2.40). Como consequência das reacções catódicas são produzidos iões
hidroxilo junto ao mesmo, permitindo deste modo a repassivação das armaduras.
À semelhança do método 7.3, trata-se de uma aplicação temporária entre 6 a 10 semanas com
uma densidade de corrente entre 0,8 a 2 A/cm2 (Salta M, 2007).
O CEN/TS 14038-2 fornece informações relativas a este método.
Figura 2.40 – Migração de iões cloreto para o ânodo exterior (constructionduniya)
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Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
2 APLICABILIDADE DA NP EN 1504
Princípio 8 – Aumento da resistividade
Com o aumento da resistividade eléctrica do betão, mais dificilmente se manifestam as
transferências de corrente que concretizam o processo de corrosão. Após o início do processo,
a velocidade de corrosão é alterada de acordo com a resistividade oferecida, pelo que maior
resistividade, menor velocidade de corrosão. Os métodos do princípio 8 estão directamente
ligados aos métodos descritos nos princípios 1 e 2, uma vez que a resistividade é tanto maior,
quanto menor for o teor de humidade no interior do betão.
Método 8.1 – Impregnação hidrofóbica
Método 8.2 – Impregnação
Método 8.3 – Revestimento
Métodos descritos nos princípios 1 e 2.
Princípio 9 – Controlo catódico
O controlo catódico consiste em impedir o acesso do elemento oxigénio às áreas catódicas das
armaduras do betão armado. Como já foi referido, a corrosão das armaduras só ocorre na
presença de três elementos fundamentais: dióxido de carbono e/ou cloretos; água; oxigénio.
Deste modo, actuando preventivamente na remoção de um desses elementos, pode-se
minimizar o risco de futuras patologias.
Método 9.1 - Limitação do teor de oxigénio (no cátodo) por saturação ou revestimento
Através da aplicação de adjuvantes inibidores na mistura do betão ou por aplicação superficial
no estado endurecido, é possível formar uma barreira capaz de reduzir o teor de oxigénio para
valores que não permitam a reacção de corrosão.
2e- + H2O + ½ O2 -> 2OH-
(2.2)
Como foi enunciado anteriormente, a presença de oxigénio no cátodo é essencial para que se
desenvolva a reacção catódica. Deste modo, interrompendo o ciclo reacção anódica/catódica,
o processo de corrosão é reduzido a valores desprezáveis.
Princípio 10 – Protecção catódica
Em estruturas fortemente sujeitas a ataque por cloretos (por exemplo as zonas marítimas) ou
quando a reparação de zonas anódicas seja de grande dimensão e implique remover grande
quantidade de betão, actualmente existe a possibilidade de aplicação de um potencial eléctrico
às armaduras do betão, eliminando assim potenciais zonas anódicas.
Licínio Bento Batista
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Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
2 APLICABILIDADE DA NP EN 1504
Método 10.1 – Aplicação de um potencial eléctrico
A aplicação de um potencial eléctrico à estrutura pode ser efectuada por duas vias: protecção
catódica por corrente induzida ou por corrente galvânica.
A primeira consiste em fornecer corrente eléctrica directa (DC) por uma fonte externa entre as
armaduras no interior do betão e uma malha de aço distribuída no electrólito colocado à
superfície do elemento. A passagem forçada de corrente entre o ânodo exterior e as armaduras
do betão (cátodo) permitem que todas as armaduras no seu interior actuem como zonas
catódicas, garantindo o ambiente alcalino necessário ao restauro ou manutenção das camadas
passivantes através da produção de iões hidroxilo em todo o seu desenvolvimento, conforme
foi descrito no início deste capítulo.
De acordo com o diagrama de Pourbaix para o sistema água/ferro a 25ºC, (Figura 2.41)
podemos concluir que a aplicação de potenciais negativos dentro de uma gama de valores, o
aço encontra-se protegido, independentemente do valor de pH do meio onde se encontra. A
protecção catódica pretende garantir que todas as armaduras do betão encontrem-se dentro
dessa gama de potenciais.
Figura 2.41 – Diagrama de Pourbaix para o sistema água/ferro a 25ºC (Simas M., 2007)
Por outro lado, se o potencial eléctrico aplicado for demasiado negativo, pode haver evolução
do hidrogénio (a velocidade da reacção de redução é menor do que a velocidade com que os
electrões chegam à superfície, causando uma acumulação de cargas negativas):
Licínio Bento Batista
2H+ + 2e- -> H2
(2.6)
2H2O + 2e -> H2 + 2OH-
(2.7)
41
Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
2 APLICABILIDADE DA NP EN 1504
Deste modo, pode ocorrer a fragilização das armaduras pela penetração do hidrogénio nos
poros do aço. Este fenómeno não tem grande influência nas estruturas de betão correntes,
contudo, devido às altas tensões impostas às estruturas pré-esforçadas, a fragilização por
difusão de hidrogénio nas armaduras pode causar uma rotura catastrófica, pelo que a
protecção catódica a estruturas pré-esforçadas deve ser utilizada com especial atenção e
apenas por pessoal experiente.
Outro factor importante a ter em consideração quando são aplicados potenciais elevados, é o
consumo excessivo dos iões hidroxilo junto ao ânodo (reacção inversa da reacção catódica):
2OH- -> 2e- + H2O + ½ O2
(2.8)
Assim, pode ocorrer carbonatação da pasta de cimento em torno do ânodo, uma vez que a
alcalinidade é consumida, conduzindo também ao consumo excessivo do ânodo, podendo
ainda ser agravado se o ânodo for de base carbono. (criação de dióxido de carbono, logo
aumento da carbonatação).
A aplicação deste método é em tudo semelhante aos métodos 7.3 (Realcalinização
electroquímica de betão carbonatado) e 7.5 (Extracção electroquímica de cloretos), pelo que
os pressupostos das suas aplicações são igualmente válidos no presente método. Contudo, a
protecção catódica trata-se de uma instalação permanente com uma densidade de corrente na
ordem dos 3 a 20 mA/cm2 (Salta M, 2007).
A segunda via para protecção catódica consiste na ligação das armaduras a outro metal menos
nobre (ânodos de sacrifício) como o zinco por exemplo (Figura 2.42), criando assim uma
diferença de potencial natural, onde as zonas anódicas ocorrerão no metal menos nobre,
preservando as armaduras do betão.
Zn -> Zn2+ + 2e-
(2.9)
Este tipo de protecção catódica é utilizado especialmente em situações onde a resistividade do
betão é baixa (em zonas marinhas por exemplo) e existam armaduras de pré-esforço, uma vez
que o risco de fragilização por difusão de hidrogénio torna-se muito reduzido.
Figura 2.42 – Pastilha de zinco em formato de espaçador (ebanataw e Salta M, 2007)
Licínio Bento Batista
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Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
2 APLICABILIDADE DA NP EN 1504
Princípio 11 – Controlo de áreas anódicas
Em estruturas de betão armado, a tendência para a formação de zonas anódicas surge em
zonas com o recobrimento mais reduzido. É uma questão de tempo até que a integridade da
estrutura esteja comprometida devido à corrosão generalizada nas armaduras. Neste sentido, a
norma EN 1504-9 sugere três métodos para impedir o aparecimento/desenvolvimento de
zonas anódicas.
Método 11.1 – Revestimento activo da armadura
A aplicação directa de produtos de base cimentícia contendo pigmentos activos nas
armaduras, podem funcionar como inibidores, proporcionando em simultâneo um ambiente
altamente alcalino na periferia das mesmas. Este revestimento permite pequenas imperfeições
na aplicação, em oposição aos produtos de protecção com características do tipo barreira.
Figura 2.43 – Aplicação de protecção activa anti-corrosão de base cimentícia
Método 11.2 – Revestimento barreira da armadura
O revestimento de protecção de armaduras, geralmente de base epóxi, consiste em criar uma
barreira protectora de acesso ao oxigénio e água às armaduras. A sua aplicação deve ser
rigorosa de modo a garantir o recobrimento integral das armaduras, impossibilitando assim a
criação das condições para formação de zonas anódicas.
Licínio Bento Batista
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Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
2 APLICABILIDADE DA NP EN 1504
Método 11.3 – Aplicação de inibidores de corrosão no ou ao betão
A aplicação dos produtos inibidores de corrosão pode ser feita por duas vias: pela aplicação
superficial ao elemento, ou como adjuvante na formulação da mistura do betão. A função dos
inibidores consiste em criar uma camada protectora nas armaduras do betão armado. São
soluções geralmente compensadoras a longo prazo, durante a vida útil da estrutura.
Figura 2.44 – Aplicação de inibidor de corrosão superficial (Sika)
Figura 2.45 – Aplicação de inibidor de corrosão superficial (Salta M, 2007)
Licínio Bento Batista
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Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
3 ESTUDO DE CASO
3. ESTUDO DE CASO
3.1. Caso vigas de cobertura
No seguimento dos temas que se têm vindo a abordar neste relatório, pretendeu-se estudar a
aplicabilidade da norma a um caso real em obra.
Os elementos estruturais alvo de reparação e protecção eram quatro vigas de rincão de uma
cobertura em laje aligeirada de 4 águas, numa moradia em reabilitação situada em Póvoa de S.
Martinho do Bispo – Coimbra (Figura 3.1).
Seguindo a metodologia apresentada pela EN 1504-9, todo o processo de reparação e
protecção desenvolveu-se em 6 fases:
- Informação acerca da estrutura;
- Processo de avaliação;
- Estratégia de gestão;
- Projecto do trabalho de reparação;
- Trabalho de reparação;
- Aceitação do trabalho de reparação.
Figura 3.1 – Localização da intervenção
Licínio Bento Batista
45
Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
3 ESTUDO DE CASO
3.1.1. Informação acerca da estrutura
A recolha de informação acerca da estrutura foi bastante limitada. Apenas foi possível apurar,
com alguma incerteza, o ano de construção. Estima-se que a estrutura date de 1966, tendo
actualmente cerca de 45 anos. Os documentos com interesse do ponto de vista da avaliação,
tais como: projectos de estabilidade, peças escritas, cálculos, eram inexistentes.
3.1.2. Processo de avaliação
Durante a visita à obra, verificaram-se vários erros de construção e/ou projecto. Numa
primeira análise, era bem visível a falta de recobrimento das armaduras pela inexistência ou
uso de espaçadores inadequados (Figura 3.2). Como já foi referido, a falta de recobrimento
proporciona a despassivação das armaduras, promovendo assim a corrosão por agentes
agressores do meio ambiente (Figura 3.3). Os elementos de betão armado apresentavam ainda
grandes deficiências do ponto de vista da colocação do betão na fase de construção, assim
como traçado incorrecto das armaduras (Figura 3.5). As vigas apresentavam grande
quantidade de ninhos de agregados (Figura 3.4), bem como uma porosidade excessiva. Estes
erros devem-se em grande parte a uma má vibração do betão e possivelmente a uma má
formulação da mistura, utilizando uma granulometria incorrecta, bem como uma relação
água/cimento elevada.
Figura 3.2 – Falta de recobrimento das armaduras
Licínio Bento Batista
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Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
3 ESTUDO DE CASO
Figura 3.3 – Estado das armaduras nas vigas
Figura 3.4 – Ninhos de agregados generalizados
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Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
3 ESTUDO DE CASO
A forte concentração de armaduras impossibilitou a distribuição e correcta vibração do betão
em alguns locais (Figura 3.5).
Figura 3.5 – Grandes concentrações de armadura impossibilitando a passagem do betão, e
traçado incorrecto das armaduras
A mistura de betão utilizada nas vigas apresentava alguma concentração de fragmentos de
tijoleira (Figura 3.6), prejudicando fortemente as características de resistência do mesmo. A
grande dimensão dos fragmentos dificultou igualmente a distribuição do betão.
Figura 3.6 – Betão com fragmentos de tijoleira
Licínio Bento Batista
48
Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
3 ESTUDO DE CASO
Ainda foi visível outro dos erros comuns, mesmo em obras recentes. Por vezes os arames
utilizados para amarração das armaduras, ficam em contacto com a cofragem (Figura 3.7),
podendo dar origem a um condutor de corrosão para as armaduras no interior do betão.
Figura 3.7 – Arame de amarração depositado sobre cofragem
Apesar dos anos em que as armaduras estiveram expostas, o estado de corrosão é susceptível
de reparação. Isto deve-se em grande parte ao ambiente em qual a estrutura está inserida, uma
vez que em conformidade com o disposto na EN 206-1, considera-se a classe de exposição
ambiental XC1 – Betão no interior de edifício com baixa humidade. De um modo geral, as
armaduras tiveram expostas a baixas concentrações de agentes agressores e baixos teores de
humidade, dificultando assim a reunião das condições para o desenvolvimento do processo de
corrosão das mesmas.
Do ponto de vista da análise estrutural, a carga suportada nas vigas é relativamente baixa. O
efeito de casca proporciona uma distribuição de tensões pelas lajes aligeiradas da cobertura,
aliviando as cargas das vigas de suporte. Deste modo concluiu-se que era possível realizar a
reparação dos elementos sem necessidade de recorrer ao uso de escoramento.
3.1.3. Estratégia de gestão
A escolha da estratégia de gestão a adoptar baseou-se fundamentalmente no desempenho
futuro requerido para a estrutura e no seu tempo de vida útil, aliados à componente económica
Licínio Bento Batista
49
Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
3 ESTUDO DE CASO
do processo. Tratando-se da cobertura de uma obra em processo de reabilitação, pretendia-se
que a vida útil de projecto para as vigas, fosse proporcional à reabilitação da moradia. Deste
modo, optou-se por proceder-se a uma reparação exaustiva, procurando devolver ao elemento
as suas características iniciais.
Dadas as particularidades estruturais da cobertura, era permitido a remoção do betão
deteriorado sem recorrer a escoramento adicional. Ainda assim, por uma questão de
minimizar o aparecimento de tensões induzidas resultantes da distribuição de esforços,
considera-se que a prática segura seria proceder à reparação faseada das vigas, por pares
(Figura 3.8).
Figura 3.8 – Reparação ao estado inicial por fases
3.1.4. Projecto do trabalho de reparação
O projecto do trabalho de reparação foi realizado de acordo com o abordado no capítulo 2.1.
Uma vez que a EN 1504 não contem muita informação sobre o tema, pretendeu-se dar
continuidade à metodologia adoptada no referido capítulo. Deste modo, a etapa de projecto
desenvolveu-se em 4 fases:
- Escolha dos princípios e métodos de reparação com base nos elementos recolhidos;
- Análise de compatibilidade dos métodos e das condições de exequibilidade;
Licínio Bento Batista
50
Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
3 ESTUDO DE CASO
- Definição dos produtos e sistemas a aplicar;
- Avaliação dos resultados da intervenção na estrutura.
3.1.4.1. Escolha dos princípios e métodos de reparação
Após uma análise aos defeitos e patologias encontradas na estrutura, procedeu-se à
localização das fontes dos problemas para a eficaz recuperação das vigas. Para cada não
conformidade (N/C) de acordo com as boas práticas de construção, atribuíram-se princípios e
respectivos métodos de reparação e protecção:
N/C 1: Armaduras expostas, a necessitar de protecção
As armaduras que estiveram expostas necessitam de prevenção da corrosão. Esta protecção
pode ser alcançada controlando as zonas anódicas de acordo com o Princípio 11. O método
utilizado para o efeito foi o 11.1 (revestimento activo das armaduras).
N/C 2: Betão carbonatado e deteriorado. Necessidade de restabelecimento da passividade
das armaduras, bem como recuperação da capacidade resistente.
A utilização de um betão de qualidade inferior e com porosidade excessiva, permite
facilmente o avanço da carbonatação até à profundidade das armaduras. Deste modo, houve a
necessidade de restabelecer o ambiente altamente alcalino em torno das armaduras de modo a
restabelecer a passivação das mesmas, conforme o princípio 7. O método utilizado para o
efeito foi o 7.2 (substituição do betão contaminado ou carbonatado). Por outro lado, o
reperfilamento do betão foi elaborado de acordo com o princípio 3, utilizando o método 3.1
(argamassas de aplicação manual), pelo que foram utilizados ambos os princípios de
reparação em simultâneo. Como se pretendia um restauro da capacidade estrutural, as
argamassas de reperfilamento teriam de ser de classe igual ou superior a R3, de modo a
permitir a resistência à compressão pretendida, assim como garantir capacidade de aderência
das armaduras, de modo a restabelecer as propriedades do material betão armado.
N/C 3: Porosidade excessiva, facilitando a penetração de agentes agressores e diminuindo a
vida útil do elemento
Com o objectivo prolongar a vida útil das vigas de betão armado, era fundamental aumentar o
recobrimento das armaduras e reduzir a porosidade do betão. Deste modo, a manutenção da
passividade era garantida por período de vida superior. A aplicação do método 7.1 (aumento
do recobrimento com argamassa ou betão) do Princípio 7 permite que esses objectivos sejam
cumpridos.
Licínio Bento Batista
51
Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
3 ESTUDO DE CASO
3.1.4.2. Compatibilidade entre métodos e condições de exequibilidade
Na avaliação da compatibilidade entre os métodos de reparação e protecção, verificou-se
serem compatíveis entre si e permitirem a sua aplicação conjunta. Ainda assim, por se tratar
de vigas na cobertura, os produtos a aplicar devem possuir propriedades tixotrópicas para que
a sua aplicação seja exequível.
3.1.4.3. Definição de produtos e sistemas a aplicar
Numa primeira fase da escolha dos produtos, optou-se pela escolha de apenas um fabricante.
Actualmente, com o aparecimento da norma EN 1504, os produtos e sistemas estão
devidamente ensaiados e certificados, cumprindo os requisitos das partes 2 a 7 da norma.
Deste modo, a compatibilidade de um determinado sistema estava assegurada.
O fabricante de eleição foi a Sika® uma vez que actualmente possuem uma panóplia de
produtos e sistemas respeitando a norma EN 1504.
A selecção dos produtos desenvolveu-se por duas fases: escolha dos produtos que cumprem
os princípios de reparação da intervenção e análise económica da solução.
Selecção de produtos de acordo com os princípios e métodos de reparação:
Protecção de armaduras
Sika MonoTop 910 – Camada de protecção preventiva de corrosão nas armaduras.
Sika Armatec 110 EpoCem – Revestimento de controlo de protecção anódica nas armaduras.
Sika FerroGard 903 – Inibidor de corrosão das armaduras para aplicação superficial.
Reperfilamento e restituição da capacidade resistente
Sika MonoTop 612 – Reparação de betão em camada espessa, com requisitos da classe R3
Aumento de recobrimento e selagem de poros superficiais
Sika MonoTop 620 – Selagem de poros em superfícies de betão ou argamassa / revestimento,
com requisitos da classe R3.
Análise económica:
A estimativa orçamental para a reparação dos elementos, foi efectuada tendo em conta os
sistemas de produtos do fabricante.
Licínio Bento Batista
52
Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
3 ESTUDO DE CASO
Quadro 3.1 – Análise económica
Sistema 1
Área a reparar:
Produto
Sika MonoTop
910
Sika MonoTop
612
Sika MonoTop
620
7,00 m2
Custo
Rendimento
produto
(kg/m2)
(/kg)
4,25 €
2,30
Custo
produto
Custo
aplicação
(/m2)
(/m2)
Custo
total
9,78 €
1,04 €
10,00
10,40 €
1,04 €
8,75
9,10 €
500€
a
600€
700€
a
800€
Sistema 2
Área a reparar:
Produto
Sika Armatec 110
EpoCem
Sika MonoTop
612
Sika MonoTop
620
Sika FerroGard
903
7,00 m2
Custo
Rendimento
produto
(kg/m2)
(/kg)
Custo
produto
Custo
aplicação
(m2)
(m2)
7,25 €
4,00
29,00 €
1,04 €
10,00
10,40 €
1,04 €
8,75
9,10 €
7,64 €
0,50
3,82 €
550€
a
650€
Custo
total
900€
a
1000€
O sistema 2 pode efectivamente garantir maior durabilidade à reparação. Contudo, tal
investimento só se justificaria se a reparação tivesse importância do ponto de vista visual ou
em obras com necessidade de maior tempo de vida útil. Deste modo, optou-se por aplicar o
sistema de reparação 1.
3.1.4.4. Avaliação dos resultados da intervenção
Numa avaliação final do projecto de reparação, prevê-se o controlo de zonas anódicas nas
armaduras do betão com a aplicação de Sika MonoTop 910, bem como a realcalinização do
betão resultante da aplicação de argamassa Sika MonoTop 612 de classe R3, proporcionando
a repassivação das armaduras. Por último, com o aumento do recobrimento e diminuição da
porosidade da superfície do betão aplicando Sika MonoTop 620, prevê-se aumentar
significativamente a resistência à penetração de agentes agressores, reduzindo o risco de
carbonatação. Com esta última medida, uma vez que se trata de um recobrimento de base
Licínio Bento Batista
53
Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
3 ESTUDO DE CASO
cimentícia, é possível, ainda que a longo prazo, a realcalinização do betão não removido do
suporte devido à difusão do álcalis proveniente do contacto entre as superfícies.
O controlo de qualidade dos trabalhos deve ser efectuado mediante os ensaios e observações
presentes no Quadro 3.4. Contudo, devido aos custos de alguns ensaios, só foi possível
realizar observações e ensaios de simples execução.
3.1.5. Trabalho de reparação
Os trabalhos de reparação foram efectuados de acordo com a norma EN 1504, parte 10. Neste
sentido, o processo de reparação foi efectuado em três fases:
- Preparação do substrato;
- Aplicação de produtos e sistemas;
- Controlo de qualidade.
3.1.5.1. Preparação do substrato
A preparação do substrato para aplicação dos produtos e sistemas de reparação e manutenção,
obedece a condições específicas. A EN 1504-10 fornece as indicações das subsecções na parte
10 da norma, onde são descritos os procedimentos a adoptar, dependendo do método de
reparação escolhido (Quadro 3.2).
Quadro 3.2 – Preparação do substrato (EN 1504-10)
Licínio Bento Batista
54
Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
3 ESTUDO DE CASO
Deste modo, o processo de preparação do substrato de betão deve respeitar o enunciado nas
partes 7.1, 7.2.1, 7.2.2, 7.2.3 e 7.2.4 da norma EN 1504-10 e o anexo A, uma vez que os
métodos utilizados são: 3.1 (argamassas de aplicação manual); 7.1 (aumento do recobrimento
com argamassa ou betão); 7.2 (substituição do betão contaminado ou carbonatado).
Por outro lado, a preparação do substrato das armaduras deve respeitar as subsecções 7.3.1 e
7.3.2, dado que se utilizou igualmente o método 11.1 (revestimento activo das armaduras).
Preparação do substrato do betão
A primeira fase do processo de preparação do substrato foi efectuar uma análise estrutural ao
elemento e delimitar as zonas onde se iria remover o betão, sem colocar em causa a
integridade da estrutura. Pretendeu-se delimitar locais onde seria necessário aplicar o
revestimento activo nas armaduras expostas, bem como pontos de betão degradado ou locais
de enfraquecimento (Figura: 3.9; 3.10; 3.11; 3.12; 3.13).
Figura 3.9 – Delimitação das zonas de betão a remover (1)
Licínio Bento Batista
55
Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
3 ESTUDO DE CASO
Figura 3.10 – Delimitação das zonas de betão a remover (2)
Figura 3.11 – Delimitação das zonas de betão a remover (3)
Licínio Bento Batista
56
Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
3 ESTUDO DE CASO
Figura 3.12 – Delimitação das zonas de betão a remover (4)
O processo de remoção do betão foi efectuado por processo manual com ponteiro e maceta
(Figura 3.15), procurando remover cerca de 15mm de betão por detrás das armaduras para
garantir a correcta aplicação do revestimento activo nas mesmas, bem como criar condições
para colocar a argamassa de reparação no seu contorno, embebendo-as por completo. Para
evitar destacamentos e transbordo sobre a superfície da argamassa de reparação, a norma
sugere que o ângulo de corte no betão seja entre 90º e 135º (+/- 5º) conforme a figura 3.14.
Figura 3.14 – Ângulo de corte mínimo e máximo (adaptado EN 1504-10)
Licínio Bento Batista
57
Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
3 ESTUDO DE CASO
Figura 3.13 – Delimitação das zonas de betão a remover (5)
Licínio Bento Batista
58
Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
3 ESTUDO DE CASO
Figura 3.15 – Processo de remoção do betão
Figura 3.16 – Betão removido do elemento (1)
Licínio Bento Batista
59
Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
3 ESTUDO DE CASO
Figura 3.17 – Betão removido do elemento (2)
Figura 3.18 – Remoção de betão da primeira fase concluída
Licínio Bento Batista
60
Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
3 ESTUDO DE CASO
Preparação do substrato das armaduras
Segundo a secção 7.3.2 do Anexo A da EN 1504-10, a limpeza para aplicação do método 11.1
(revestimento activo das armaduras), deve ser do tipo Sa2 (decapagem/limpeza profunda)
conforme nomenclatura da ISO 8501. Contudo, de acordo com a ficha técnica do produto
aplicado (Sika MonoTop 910), a limpeza das armaduras deveria ser do tipo Sa2 1/2 (limpeza
por jacto abrasivo a fundo) ou St3 (limpeza manual e mecânica a fundo) sendo este o método
adoptado. Deste modo, no processo de limpeza manual, foi utilizado uma escova de aço para
locais de difícil acesso (Figura 3.19) e equipamento eléctrico com disco do mesmo material
para a restante armadura (Figura 3.20). Os resultados obtidos revelaram-se satisfatórios
(Figura 3.21), podendo deste modo fazer parte do processo de reparação.
Após a preparação das armaduras, todos os elementos foram limpos por ar comprimido, com
o objectivo de eliminar pequenos fragmentos e pó.
Figura 3.19 - Processo de limpeza de armaduras com escova de aço
Licínio Bento Batista
61
Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
3 ESTUDO DE CASO
Figura 3.20 – Processo de limpeza de armaduras com disco de aço
Figura 3.21 – Resultados de limpeza das armaduras
Licínio Bento Batista
62
Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
3 ESTUDO DE CASO
3.1.5.2. Aplicação de produtos e sistemas
A aplicação dos produtos e sistemas de reparação e manutenção é efectuada de acordo com as
indicações do Quadro 3.3.
De forma análoga ao efectuado para a preparação do substrato, após consulta das respectivas
secções aplicáveis, procedeu-se à aplicação dos produtos definidos no capítulo 3.4.3.
Quadro 3.3 – Aplicação de produtos e sistemas (EN 1504-10)
Licínio Bento Batista
63
Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
3 ESTUDO DE CASO
Aplicação de revestimento activo nas armaduras
A aplicação de Sika MonoTop 910 foi efectuada utilizando duas trinchas em simultâneo para
garantir o recobrimento em toda a armadura (Figura 3.22). Este processo foi efectuado por
duas demãos com cerca de 1mm cada, conforme ficha técnica do produto.
Figura 3.22 – Aplicação de inibidor de corrosão Sika MonoTop 910
Figura 3.23 – Final do processo de protecção das armaduras
Licínio Bento Batista
64
Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
3 ESTUDO DE CASO
Após a primeira demão ter iniciado o processo de cura, aplicou-se a segunda demão (Figura
3.23).
Aplicação de argamassa de reperfilamento do betão
As condições para aplicação da argamassa de reperfilamento Sika MonoTop 612,
necessitavam de substrato húmido ou a utilização de um primário de aderência. Por uma
questão de exequibilidade, optou-se por aplicar Sika MonoTop 910 sobre o betão, actuando
como primário de aderência, uma vez que o processo de humedecer a superfície iria
prejudicar a aplicação efectuada nas armaduras anteriormente, dado que a aplicação da
argamassa de reperfilamento deve ainda ser aplicada quando a camada de protecção das
armaduras se apresentar colativa.
Figura 3.24 – Aplicação manual de argamassa de reperfilamento Sika MonoTop 612
Figura 3.25 – Resultado final do reperfilamento do betão
Licínio Bento Batista
65
Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
3 ESTUDO DE CASO
Aumento do recobrimento e redução da porosidade superficial
Para conclusão dos trabalhos de reparação, foi aplicada a argamassa Sika MonoTop 620 com
o objectivo de aumentar o recobrimento das armaduras e reduzir a porosidade superficial do
betão (Figura 3.26).
Figura 3.26 – Aplicação de recobrimento com Sika MonoTop 620
Para que a porosidade superficial dos elementos fosse o mais reduzida possível, o acabamento
da argamassa foi efectuado com talocha de esponja (Figura 3.27).
Figura 3.27 – Acabamento superficial com talocha de esponja
Licínio Bento Batista
66
Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
3 ESTUDO DE CASO
Por fim, o resultado final da intervenção é o apresentado na figura 3.28.
Figura 3.28 – Aspecto final dos trabalhos de reparação
3.1.5.3. Controlo de qualidade
Para garantir a qualidade dos trabalhos realizados, devem ser realizados ensaios e observações
de acordo com a EN 1504-10. O Quadro 3.4 dá a indicação dos ensaios que deveriam ser
efectuados no caso em estudo. Apenas os ensaios ou observações assinalados a verde, foram
possíveis realizar, por questões económicas.
Condições do substrato antes ou depois da preparação
Ensaio ou observação 1 – Delaminação
Foi efectuada uma sondagem com martelo para averiguar áreas de betão desagregados da
estrutura.
Ensaio ou observação 2 – Limpeza
As condições do substrato apresentava-se limpa de impurezas tanto no betão como nas
armaduras.
Licínio Bento Batista
67
Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
3 ESTUDO DE CASO
Ensaio ou observação 10 – Temperatura do substrato
Como o local de intervenção se situava no interior da moradia e as condições meteorológicas
eram amenas, a temperatura dos substratos encontravam-se dentro dos limites imposto pelos
fabricantes (Figura 3.29).
Figura 3.29 – Temperatura do substrato
Aceitação de produtos e sistemas
Ensaio ou observação 20 – Identidade dos produtos aplicados
Os produtos aplicados possuíam certificação de acordo com a EN 1504-8. Os valores
declarados pelo fabricante cumprem os requisitos dos produtos e sistemas especificados nas
partes 2 a 7 da EN 1504. A água utilizada na amassadura era água potável.
Condições e requisitos antes ou durante a aplicação
Ensaio ou observação 21 – Temperatura ambiente
Licínio Bento Batista
68
Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
3 ESTUDO DE CASO
Os valores da temperatura ambiente situavam-se dentro dos limites estabelecidos pelo
fabricante.
Ensaio ou observação 23 – Precipitação
Uma vez que o local de intervenção é no interior da habitação, não houve risco de
precipitação.
Condição final do endurecimento
Ensaio ou observação 1 – Delaminação
Foi efectuada nova sondagem com martelo para averiguar áreas de betão desagregados da
estrutura após endurecimento das argamassas de reparação, sendo o resultado favorável,
garantindo assim a correcta aderência e compactação das argamassas de reparação.
Ensaio ou observação 30 – Pintura do revestimento
Após aplicação do revestimento das armaduras, foi efectuada uma observação geral para
garantir a eficácia da protecção no contorno das mesmas.
Licínio Bento Batista
69
Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
3 ESTUDO DE CASO
Quadro 3.4 – Ensaios e observações a efectuar na intervenção (adaptado EN 1504-10)
Licínio Bento Batista
70
Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
3 ESTUDO DE CASO
3.1.6. Aceitação dos trabalhos de reparação
Dada a natureza dos trabalhos de reparação, não foram elaborados planos de manutenção ou
inspecção. Contudo, foram elaborados registos dos procedimentos e do sistema de produtos
utilizado na reparação para futura referência do dono de obra (Figura 3.40). Em anexo, foram
ainda entregues as fichas técnicas dos produtos aplicados, bem como o relatório fotográfico
de toda a intervenção.
Figura 3.30 – Registo dos procedimentos entregue ao dono de obra
Licínio Bento Batista
71
Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
3 ESTUDO DE CASO
3.2. Aplicabilidade da EN 1504 a caso existente
Com o segundo estudo de caso, (LEB, 2005), (EDICONTROLE, 2006), pretendeu-se analisar
a aplicabilidade da EN 1504 a uma reabilitação efectuada anteriormente à sua publicação.
Durante este estudo, procurou-se detectar no processo de reabilitação, as diferentes fases de
projecto propostas pela EN 1504:
- Informação acerca da estrutura;
- Processo de avaliação;
- Estratégia de gestão;
- Projecto do trabalho de reparação;
- Trabalho de reparação;
- Aceitação do trabalho de reparação.
3.2.1 Informação acerca da estrutura
O edifício em estudo situa-se na zona costeira e é composto por 20 pisos, 1 dos quais
enterrado, mais 1 reservatório no topo. Os elementos verticais são constituídos por pilares e
paredes e horizontais por lajes e vigas de betão armado, estabelecendo um sistema de lajes
fungiformes aligeiradas com vigas de bordadura.
Desde logo foi requerido pelo dono de obra algumas alterações do ponto de vista
arquitectónicos ao edifício. Deste modo, para que fosse possível intervir eficazmente, foi
necessário a consulta dos documentos relativos à estrutura, nomeadamente dos projectos de
arquitectura e estrutura do edificado, bem como os novos projectos de arquitectura e restantes
especialidades para a remodelação, os quais foram facultados.
3.2.2 Processo de avaliação
Tratando-se de um projecto efectuado anteriormente à publicação da EN 1504, ainda assim, é
possível identificar na reabilitação efectuada, os elementos principais sugeridos pela Parte 9
da presente norma, para o correcto diagnóstico da estrutura.
Licínio Bento Batista
72
Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
3 ESTUDO DE CASO
- O estado visível da estrutura de betão existente:
Durante a visita do técnico à obra, foi efectuado um relatório fotográfico do estado da
estrutura, detectando forte corrosão nas armaduras dos elementos de betão armado exteriores.
Figura 3.31 – Alçado poente do edifício (LEB – Consultores em Betões e Estruturas Lda.)
Figura 3.32 – Pormenor em pilar de canto (LEB – Consultores em Betões e Estruturas Lda.)
Licínio Bento Batista
73
Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
3 ESTUDO DE CASO
Figura 3.33 – Viga de bordadura 1 (LEB – Consultores em Betões e Estruturas Lda.)
Figura 3.34 – Viga de bordadura 2 (LEB – Consultores em Betões e Estruturas Lda.)
Licínio Bento Batista
74
Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
3 ESTUDO DE CASO
Figura 3.35 – Viga de bordadura 3 (LEB – Consultores em Betões e Estruturas Lda.)
- Os ensaios que permitam determinar o estado do betão e das armaduras:
Para determinar o recobrimento, posição, afastamento e diâmetro das armaduras, foram
efectuados testes com equipamento Hilti Ferroscan em vários pontos da estrutura.
Figura 3.36 – Ensaio com Ferroscan (LEB – Consultores em Betões e Estruturas Lda.)
Licínio Bento Batista
75
Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
3 ESTUDO DE CASO
Figura 3.37 – Planta tipo do edifício (LEB – Consultores em Betões e Estruturas Lda.)
Figura 3.38 – Desenho gerado pelo equipamento Ferroscan nos locais assinalados na planta
tipo (LEB – Consultores em Betões e Estruturas Lda.)
Licínio Bento Batista
76
Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
3 ESTUDO DE CASO
- A concepção original de projecto:
Com os elementos fornecidos pelo dono de obra, nomeadamente o projecto estrutural,
facilmente foi identificado o funcionamento estrutural do edifício.
- O ambiente, incluindo a exposição à contaminação:
O ambiente no qual o edifício está inserido é sem dúvida um dos factores de maior valor para
se compreender as causas da corrosão das armaduras. O facto de a sua localização ser numa
zona costeira e a poucos metros da água do mar, o risco de ataque por cloretos é bastante
grande.
- A história da estrutura de betão, incluindo a da exposição ambiental:
Sabe-se que o edifício esteve sujeito vários anos em contacto com cloretos provenientes da
água do mar, bem como à exposição ao dióxido de carbono presente na atmosfera.
- As condições de utilização:
O edifício desempenhava as funções para o qual tinha sido dimensionado, não havendo
portanto danos resultantes de acções ou sobrecargas excessivas.
- Requisitos para utilizações futuras:
Como foi referido no início deste capítulo, o dono de obra requereu algumas alterações ao
projecto de arquitectura, o que implicou realizar uma análise estrutural.
3.2.3. Estratégia de gestão
No processo de reabilitação, é possível detectar que vários factores conduziram a uma escolha
de estratégia de gestão apropriada. A vida útil de serviço remanescente da estrutura e a
utilização pretendida, a interrupção admissível do uso do edifício, o estado dos elementos
estruturais face à corrosão e naturalmente o ambiente no qual a estrutura está inserida, são
factores que conduziram a uma opção de reparação do tipo exaustiva, procurando restabelecer
os elementos reabilitados as suas características iniciais e protecção adicional.
Neste sentido, optou-se por reforçar, reconstituir, reparar e proteger os elementos estruturais,
conforme fosse o indicado.
Licínio Bento Batista
77
Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
3 ESTUDO DE CASO
3.2.4. Projecto do trabalho de reparação
Na fase de projecto dos trabalhos de reparação, pode-se verificar que a utilização metódica
dos Princípios e Métodos da norma EN 1504 facilita a detecção da origem dos problemas e
respectivas soluções, podendo ser utilizada para situações correntes por parte dos donos de
obra e técnicos.
A sua aplicação neste caso em estudo poderia ser considerada do seguinte modo:
- Recolha dos dados resultantes do processo de avaliação e da estratégia de gestão;
- Análise dos Princípios e Métodos de reparação aplicáveis;
- Definição das especificações dos produtos e sistemas correspondentes aos métodos de
reparação adoptados, baseados nos requisitos definidos nas partes 2 a 7 da EN 1504;
- Realização de análise estrutural e da segurança após a protecção e a reparação.
3.2.4.1. Recolha dos dados resultantes do processo de avaliação e da estratégia de gestão
Durante o processo de avaliação, foram assinalados no projecto as zonas de destacamento do
recobrimento, devido à corrosão das armaduras (Figuras 3.39 e 3.40).
Como é visível, o alçado a Poente é o que apresenta maior grau de deterioração uma vez que é
o alçado com maior risco de contaminação por cloretos provenientes da água do mar. Por
conseguinte, o alçado Nascente é o que apresenta melhor condição. Esta análise reforça a
ideia de que o principal factor de corrosão das armaduras foi na realidade o ataque por
cloretos.
3.2.4.2. Análise dos Princípios e Métodos de reparação aplicáveis
Atendendo à análise das informações recolhidas nos pontos anteriores e seguindo a
metodologia da Parte 9 da norma, os Princípios de reparação aplicáveis ao caso em estudo
poderiam ser os seguintes:
Princípios relacionados com defeitos no betão
Princípio 1: Protecção contra o ingresso
- Método 1.3 – Revestimento
Com a aplicação de uma demão de primário mais duas demãos de tinta acrílica às superfícies
do betão conforme foi efectuado, é possível reduzir a penetração de agentes externos
prejudiciais.
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Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
3 ESTUDO DE CASO
Figura 3.39 – Alçados Poente e Norte (LEB – Consultores em Betões e Estruturas Lda.)
Figura 3.40 – Alçados Nascente e Sul (LEB – Consultores em Betões e Estruturas Lda.)
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Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
3 ESTUDO DE CASO
Princípio 3: Restauração do betão
- Método 3.3 – Betão ou argamassa projectado
O betão que se encontra danificado e contaminado foi substituído por betão projectado com
classe de exposição ambiental XS1 de acordo com a NP EN 206-1:
- C30/37
- XS1
- D15
- S4
- Cl 0,2
Princípio 4: Reforço estrutural
- Método 4.1 – Adição ou substituição de armaduras externas ou embebidas
Dado que em algumas zonas do betão, as armaduras apresentavam grande grau de corrosão e
por conseguinte, uma perda de secção, foi necessário complementar os varões.
Princípios relacionados com defeitos nas armaduras
Princípio 7: Preservação ou restauração da passividade
- Método 7.2 – Substituição do betão contaminado ou carbonatado
Como tem vindo a ser abordado, o processo de corrosão das armaduras necessita que estejam
reunidos três elementos em simultâneo: despassivação das armaduras (por carbonatação ou
ataque de cloretos), presença de humidade e oxigénio. Ao substituir todo o betão da periferia
dos elementos estruturais, pretendeu-se remover o teor de cloretos em volta das armaduras
proporcionado condições para a repassivação do aço.
Princípio 11: Controlo de áreas anódicas
- Método 11.3 – Aplicação de inibidores de corrosão no ou ao betão
Com o objectivo de criar uma camada protectora nas armaduras, foi adicionado um inibidor
de corrosão à mistura projectada.
3.2.4.3. Definição das especificações dos produtos e sistemas correspondentes aos métodos
de reparação adoptados, baseados nos requisitos definidos nas partes 2 a 7 da EN 1504
Ao reunir toda a documentação relativos aos ensaios e requisitos de produtos e sistemas num
único documento, o processo de definição das especificações dos produtos a utilizar na
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Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
3 ESTUDO DE CASO
reabilitação tornou-se bastante mais simplificado. Neste caso em concreto, atendendo aos
Princípios e Métodos utilizados, as partes da norma correspondentes são:
EN 1504-2: Especificações para produtos e sistemas de protecção superficial
- Fornece as especificações dos produtos e sistemas que cumprem os pressupostos do
Princípio 1 – Método 1.3.
EN 1504-3: Especificações para produtos e sistemas a utilizar para reparação estrutural
e não estrutural de estruturas de betão
- Fornece as especificações dos produtos e sistemas que cumprem os pressupostos do
Princípio 3 – Método 3.3.
3.2.4.4. Realização de análise estrutural e da segurança após a protecção e a reparação
Tendo em consideração todas as alterações efectuadas a nível arquitectónico e
restabelecimento das características de resistência dos elementos estruturais, foram efectuados
cálculos para averiguar as novas condições de segurança da estrutura remodelada (Figura
3.41).
Figura 3.41 – Análise estrutural (LEB – Consultores em Betões e Estruturas Lda.)
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Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
3 ESTUDO DE CASO
3.2.5. Trabalhos de reparação
De forma análoga ao que se tem verificado, os trabalhos de reparação efectuados, também se
podem relacionar com o enunciado na Parte 10 da norma. Seguindo a metodologia do
documento, é possível destacar as três fases dos trabalhos neste caso em estudo:
- Preparação do substrato;
- Aplicação de produtos e sistemas;
- Controlo de qualidade.
3.2.5.1. Preparação do substrato
Atendendo ao método de reparação utilizado, a norma remete para as respectivas subsecções,
onde indica os trabalhos que devem ser efectuados para a correcta preparação do substrato.
Quadro 3.5 – Preparação do substrato (adaptado EN1504-10)
Fazendo uma análise ao projecto de execução, caderno de encargos e registo dos trabalhos
efectuados, é possível verificar que a norma adequa-se ao caso em estudo.
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Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
3 ESTUDO DE CASO
Preparação do substrato de betão
Os trabalhos de remoção de betão do caso em estudo estão de acordo com as subsecções 7.2.4
da EN1504-10:
Figura 3.42 – Remoção de betão do estudo de caso (LEB – Consultores em Betões e
Estruturas Lda.)
A norma indica que a remoção do betão pode ser efectuada por processos mecânicos e que o
ângulo de corte mínimo pode ser igual a 90º +/-5º (Figura 3.14).
Preparação da armadura
De acordo com o subcapítulo 7.3.2 da EN1504-10, a remoção de cloretos da superfície das
armaduras, pode ser obtida através da limpeza com água sobre pressão.
Figura 3.43 – Limpeza de armaduras e substrato de betão (LEB – Consultores em Betões e
Estruturas Lda.)
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Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
3 ESTUDO DE CASO
Figura 3.44 – Pilar com betão removido (EDICONTROLE, Lda.)
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Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
3 ESTUDO DE CASO
Figura 3.45 – Processo de limpeza de substrato de betão e armaduras (EDICONTROLE, Lda.)
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Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
3 ESTUDO DE CASO
3.2.5.2. Aplicação de produtos e sistemas
De forma análoga à preparação do substrato, as indicações da EN1504-10 para a correcta
aplicação dos produtos e sistemas, podem ser aplicados aos trabalhos efectuados no estudo de
caso.
Quadro 3.6 – Aplicação de produtos e sistemas ao estudo de caso (adaptado EN1504-10)
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Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
3 ESTUDO DE CASO
Figura 3.46 – Aplicação de betão projectado 1 (EDICONTROLE, Lda.)
Figura 3.47 - Aplicação de betão projectado 2 (EDICONTROLE, Lda.)
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3 ESTUDO DE CASO
Figura 3.48 - Aplicação de betão projectado 3 (EDICONTROLE, Lda.)
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Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
3 ESTUDO DE CASO
3.2.5.3. Controlo de qualidade
Todos os materiais e produtos aplicados em obra foram devidamente ensaiados de acordo com
as EN ou ISO constantes no caderno de encargos. Mais uma vez, a aplicação da EN 1504 vem
simplificar a detecção de quais os ensaios ou observações que devem ser realizadas antes,
durante e após o processo de reparação (Quadro 3.7).
3.2.6 Aceitação do trabalho de reparação
Para que os trabalhos de protecção e reparação sejam eficazes a longo prazo, deve ser
implementado um sistema de gestão da manutenção. Neste caso em concreto, como a
integridade da estrutura depende do desempenho do sistema de protecção superficial aplicado
e admitindo que a vida útil expectável do sistema seja inferior ao do resto da estrutura, este
deve ser regularmente inspeccionado, ensaiado e renovado, se necessário.
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Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
3 ESTUDO DE CASO
Quadro 3.7 – Ensaios e observações para controlo de qualidade, aplicados ao estudo de caso
(adaptado da EN1504-10)
(continua)
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Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
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3 ESTUDO DE CASO
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Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
4 CONCLUSÃO E DESENVOLVIMENTOS FUTUROS
4. CONCLUSÃO E DESENVOLVIMENTOS FUTUROS
4.1. Conclusão
É crucial consciencializar os técnicos das patologias que podem ocorrer numa estrutura de
betão armado, bem como dotar de conhecimentos que permitam actuar preventivamente no
seu aparecimento. Ao associar as principais patologias nas estruturas correntes, aos princípios
de reparação apresentados na EN 1504, pretende-se que a escolha do método de reparação e
protecção actue na origem dos problemas revelando-se realmente eficaz.
De um modo geral, as fases de processo de reparação, bem como as condições de
aplicabilidade enunciados na EN 1504, revelam ser exequíveis e de fácil compreensão. Ao
longo dos trabalhos no caso estudado, verificou-se a adequação da norma EN 1504 a
problemas desta natureza.
4.2. Desenvolvimentos futuros
Como desenvolvimentos futuros perspectiva-se a elaboração de um manual com ilustrações,
que facilitem o correcto diagnóstico das várias patologias em estruturas de betão armado, bem
como um possível estudo de mercado dos produtos e sistemas que cumpram os requisitos da
EN 1504.
4.3. Referências bibliográficas
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Licínio Bento Batista
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Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
4 CONCLUSÃO E DESENVOLVIMENTOS FUTUROS
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1: Definitions.
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structures – Definitions, requirements, quality control and evaluation of conformity – Part
10: Site application of products and systems, and quality control of the works.
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93
Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
4 CONCLUSÃO E DESENVOLVIMENTOS FUTUROS
NP EN 1504-2, (2006) Products and systems for the protection and repair of concrete
structures – Definitions, requirements, quality control and evaluation of conformity – Part
2: Surface protection systems for concrete.
NP EN 1504-3, (2006) Products and systems for the protection and repair of concrete
structures – Definitions, requirements, quality control and evaluation of conformity – Part
3: Structural and non-structural repair.
NP EN 1504-4, (2006) Products and systems for the protection and repair of concrete
structures – Definitions, requirements, quality control and evaluation of conformity – Part
4: Structural bonding.
NP EN 1504-5, (2006) Products and systems for the protection and repair of concrete
structures – Definitions, requirements, quality control and evaluation of conformity – Part
5: Concrete injection.
NP EN 1504-6, (2008) Products and systems for the protection and repair of concrete
structures – Definitions, requirements, quality control and evaluation of conformity – Part
6: Anchoring of reinforcing steel bar.
NP EN 1504-7, (2008) Products and systems for the protection and repair of concrete
structures – Definitions, requirements, quality control and evaluation of conformity – Part
7: Reinforcement corrosion protection.
NP EN 1504-8, (2008) Products and systems for the protection and repair of concrete
structures – Definitions, requirements, quality control and evaluation of conformity – Part
8: Quality control and evaluation of conformity.
NP EN 1504-9, (2008) Products and systems for the protection and repair of concrete
structures – Definitions, requirements, quality control and evaluation of conformity – Part
9: General principles for the use of products and systems.
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Reabilitação de estruturas de betão (NP EN 1504)
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Wikipédia. http://pt.wikipedia.org/wiki/Wikip%C3%A9dia:P%C3%A1gina_principal
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