Universidade do Minho
Escola de Engenharia
Márcia Filomena Santos Carvalho
UMinho | 2012
sustentável de
Márcia Filomena Santos Carvalho Reabilitação
estruturas em betão armado
Reabilitação sustentável de
estruturas em betão armado
Julho de 2012
Universidade do Minho
Escola de Engenharia
Márcia Filomena Santos Carvalho
Reabilitação sustentável de
estruturas em betão armado
Tese de Mestrado
Ciclo de Estudos Integrados Conducentes ao
Grau de Mestre em Engenharia Civil
Trabalho efectuado sob a orientação do
Professor Doutor José Barroso de Aguiar
Professor Doutor João Pedro Couto
Julho de 2012
Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil
AGRADECIMENTOS
Quero agradecer em primeiro lugar à minha mãe e à minha avó, Maria Carvalho e
Amélia Sousa, pelo incentivo que sempre me deram.
Ao meu namorado, pela atenção incansável que me tem dado nestes 6 meses, meu
profundo agradecimento.
Aos meus Professores, José Barroso Aguiar e João Pedro Couto quero agradecer os
conhecimentos científicos que partilharam comigo.
Ao Engenheiro Heli Costa agradeço o seu tempo e saber dedicado a este estudo.
À empresa Sika Portugal, agradeço o fornecimento de materiais e os respectivos preços
para orçamentação.
Quero agradecer à topinformática a disponibilização do programa CYPE durante a fase
de elaboração da dissertação.
A todos os meus amigos, quero agradecer o apoio que me deram em algumas
dificuldades.
Aos técnicos do laboratório de Engenharia Civil da Universidade do Minho que
partilharam comigo esta experiência, o meu agradecimento.
Ao Engenheiro Pedro da Empresa STAP, agradeço toda a informação que me deu
relativa ao betão projectado.
À Socimorcasal agradeço a disponibilidade e simpatia que tiveram comigo no
fornecimento de alguns preços para orçamentação.
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Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil
RESUMO
A minha dissertação consistiu na reabilitação sustentável de estruturas de betão armado.
Estudou-se um caso de estudo, um reservatório de abastecimento de água que se
encontrava bastante degradado.
As técnicas de reabilitação estudadas foram reabilitação com argamassa de reparação e
laminados e carbono colados com uma cola possuindo resinas epóxi e reabilitação com
betão projectado e laminados de carbono colados também com uma cola possuindo
resinas epóxi. Dentro destas técnicas havia duas hipóteses, ou se reabilitava todo o
reservatório ou restituía-se a cobertura e reabilitava-se a estrutura. Para saber-se qual a
técnica de reabilitação mais sustentável foi necessário estimar os custos de reabilitação
através de um software que foi o CYPE. Feita a orçamentação concluiu-se que a técnica
economicamente mais sustentável era a reabilitação com argamassa de reparação e
laminados de carbono que custa cerca de 19.653,32 euros para reabilitar toda a
estrutura, enquanto que a reabilitação com betão projectado e laminados de carbono
custa cerca de 47.122,09 euros.
A hipótese mais vantajosa do ponto de vista económico é a reabilitação de todo o
reservatório (19.653,32 euros) em vez da restituição da cobertura e reabilitação da
estrutura. Para restituir a cobertura teve-se em conta os custos de demolição das vigas,
lajes e pilares (93.540,74 euros) , construção de uma cobertura nova (5.000,00 euros) e
reabilitação da estrutura (125,47 euros).
Para esta técnica de reabilitação foi necessário estimar o tempo de vida útil para se
comprovar que de facto a técnica de reabilitação é durável. Todos os materiais
estudados apresentam um bom comportamento e grandes expectativas de durabilidade.
Assim, podemos concluir que esta técnica de reabilitação apresentará uma durabilidade
elevada no reservatório de abastecimento de água.
PALAVRAS-CHAVE: Anomalias, patologias, reabilitação, argamassa de reparação,
laminados de carbono.
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ABSTRACT
My dissertation was the sustainable rehabilitation of concrete structures. We studied a
case study, a reservoir of water that was severely degraded.
The rehabilitation techniques were studied rehabilitation and repair mortar and carbon
laminates bonded with an adhesive resin having epoxy and rehabilitation with shotcrete
and carbon laminates also glued with a glue having epoxy resins.
Within these
techniques there were two cases, or the entire reservoir rehabilitated or restored to cover
and be rehabilitated structure. To know which is more sustainable rehabilitation
technique was necessary to estimate the costs of rehabilitation through a software that
was CYPE. Once the budget is concluded that the technique was the most economically
sustainable rehabilitation and repair mortar rolled carbon which costs about EUR
19,653.32 to rehabilitate the entire structure, while the rehabilitation with shotcrete and
rolled carbon costs about of EUR 47,122.09.
The hypothesis most advantageous from an economic standpoint is the rehabilitation of
the entire reservoir (EUR 19,653.32) instead of restitution and rehabilitation of the roof
structure. To restore coverage took into account the costs of demolition of beams, slabs
and pillars (EUR 93,540.74), building a new cover (EUR 5000.00) and rehabilitation of
the structure (EUR 125.47).
For this rehabilitation technique was necessary to estimate the lifetime to verify that
indeed the rehabilitation technique is durable. All materials exhibit good behavior and
high expectations for durability.
Thus, we conclude that this rehabilitation technique present a high durability in the
reservoir water supply.
KEYWORDS: Anomalies, pathology, rehabilitation, repair mortar, rolled carbon.
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ÍNDICE DE TEXTO
RESUMO ......................................................................................................................................iv
ABSTRACT .................................................................................................................................. v
1.
INTRODUÇÃO .................................................................................................................... 1
2. FACTORES DE DEGRADAÇÃO DO BETÃO ...................................................................... 3
2.1 AGENTES DE DEGRADAÇÃO ....................................................................................... 3
2.2 CAUSAS MECÂNICAS E FÍSICAS DE DEGRADAÇÃO .............................................. 5
2.2.1 CICLO DE GELO-DEGELO....................................................................................... 5
2.2.2 TEMPERATURAS ELEVADAS ................................................................................ 5
2.2.3 TENSÕES TÉRMICAS ............................................................................................... 5
2.2.4 ABSORÇÃO DE ÁGUA NO BETÃO ........................................................................ 6
2.2.5 RETRACÇÃO.............................................................................................................. 7
2.2.6 RETRAÇÃO DURANTE O ENDURECIMENTO ..................................................... 9
2.2.7 FLUÊNCIA E FADIGA............................................................................................... 9
2.2.8 IMPACTOS................................................................................................................ 10
2.2.9 ABRASÃO ................................................................................................................. 10
2.2.10 EROSÃO E CAVITAÇÃO ...................................................................................... 11
2.2.11 FOGO ....................................................................................................................... 12
2.3 CAUSAS QUIMICAS ...................................................................................................... 12
2.3.1 ÁGUA PURA............................................................................................................. 12
2.3.2 ATAQUE POR ÁCIDOS ........................................................................................... 13
2.3.3 ATAQUE POR SULFATOS...................................................................................... 13
2.3.4 ÁGUA DO MAR ....................................................................................................... 14
2.3.5 EXPOSIÇÃO A SAIS ................................................................................................ 14
2.3.6 CARBONATAÇÃO................................................................................................... 15
2.3.7 CLORETOS ............................................................................................................... 16
2.3.8 ATAQUE ÁLCALIS-AGREGADO .......................................................................... 17
2.4 ATAQUE BIOLÓGICO ................................................................................................... 19
2.5 CAUSAS ELECTROQUIMICAS DE DEGRADAÇÃO ................................................. 20
2.5.1 CORROSÃO DAS ARMADURAS ........................................................................... 20
2.6 MÁ PORMONORIZAÇÃO DOS PROJECTOS .............................................................. 23
2.7 CAUSAS DE DESAGREGAÇÃO DO BETÃO NA EXECUÇÃO ................................. 25
2.7.1 ABATIMENTOS NAS SUPERFICIES DE BETONAGEM .................................... 26
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2.7.2 DESLOCAMENTO DA COFRAGEM ..................................................................... 26
2.7.3 VIBRAÇÃO ............................................................................................................... 27
2.7.4 SEGREGAÇÃO DO BETÃO FRESCO .................................................................... 27
2.7.5 RETRAÇÃO PLÁSTICA DO BETÃO ..................................................................... 27
2.7.6 DESCOFRAGEM PERMATURA............................................................................. 27
3. DIAGNÓSTICO ..................................................................................................................... 28
4. TÉCNICAS DE INTERVENÇÃO.......................................................................................... 28
4.1 PREPARAÇÃO DO SUPORTE ....................................................................................... 29
4.2 TRATAMENTO DA ARMADURA ................................................................................ 30
4.3 ARGAMASSA DE RETRACÇÃO CONTROLADA ...................................................... 30
4.4 TRATAMENTO DE FISSURAS ..................................................................................... 31
4.5 TRATAMENTO DO BETÃO .......................................................................................... 31
5. TÉCNICAS DE MANUTENÇÃO E INSPEÇÃO .................................................................. 32
5.1 PREVENÇÃO CATÓDICA ............................................................................................. 34
6. ENSAIO DE PULL-OFF ........................................................................................................ 34
7. CASO DE ESTUDO ............................................................................................................... 37
7.1 TÉCNICAS DE REABILITAÇÃO .................................................................................. 37
7.1.1 ARGAMASSA DE REPARAÇÃO ........................................................................... 37
7.1.2 REFORÇO ESTRUTURAL COM LAMINADOS DE CARBONO ........................ 62
7.1.3BETÃO PROJECTADO ............................................................................................. 64
7.1.4BETÃO PROJECTADO COM ADIÇÃO DE MICROSSÍLICA ............................... 69
7.2 CARACTERIZAÇÃO DOS OBJECTIVOS DE INVESTIGAÇÃO................................ 70
7.3 ELEMENTOS GEOMÉTRICOS DA ESTRUTURA DE BETÃO ARMADO ............... 73
7.4 CARACTERIZAÇÃO DAS ANOMALIAS IDENTIFICADAS E DESCRIÇÃO DE
FENÓMENOS PATOLÓGICOS ASSOCIADOS .................................................................. 75
7.5 ENSAIOS .......................................................................................................................... 90
7. 5.1PULL-OFF COM ARGAMASSA DE REPARAÇÃO .............................................. 90
7.5.2 PULL-OFF COM LAMINADOS DE CARBONO ................................................... 92
7.6 FORMULAÇÃO DE OPÇÕES ........................................................................................ 94
7.7 QUANTIFICAÇÃO DOS TRABALHOS E ESTIMATIVA DE ORÇAMENTAÇÃO .. 95
7.7.1 REABILITAÇÃO DE TODO O RESERVATÓRIO ................................................. 95
7.7.2 DEMOLIÇÃO DA COBERTURA E REABILITAÇÃO DA ESTRUTURA ........... 96
8. CONCLUSÕES....................................................................................................................... 98
9. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................................... 99
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10. ANEXOS ............................................................................................................................... 103
Anexo 1.................................................................................................................................. 103
Requisitos, especificações, consistência e controlo de produção de betão projectado ...... 103
Anexo 2.................................................................................................................................. 111
Ficha técnica da tinta inibidora da corrosão ......................................................................... 111
Anexo 3.................................................................................................................................. 112
Considerações tomadas no programa CYPE para a reabilitação com argamassa de reparação
e laminados de carbono ........................................................................................................ 112
Anexo 4.................................................................................................................................. 114
Considerações tomadas no programa CYPE para a reabilitação com betão projectado e
laminados de carbono ........................................................................................................... 114
Anexo 5.................................................................................................................................. 116
Considerações tomadas no programa CYPE para a demolição da cobertura e reabilitação da
estrutura................................................................................................................................ 116
Anexo 6.................................................................................................................................. 123
Discrepância de preços das várias opções tomadas ............................................................. 123
ÍNDICE DE FIGURAS
Fig. 1 Fissuração de uma viga (Couto et al, 2007) ........................................................................ 4
Fig. 2 Colapso estrutural (Couto et al, 2007) ................................................................................ 5
Fig. 3 Sequência cronológica da retracção (Gettu, 1998). ............................................................ 7
Fig. 4 Efeito da retracção plástica numa amostra (Ferreira, 2000). .............................................. 8
Fig. 5 Influência da razão A/C e dosagem de agregado e na retracção (Odman , 1968). ............. 8
Fig. 6 Influência do tempo sobre a fluência (Neville, 1997) ......................................................... 9
Fig. 7 Número de ciclos até à rotura (Neville, 1997) .................................................................. 10
Fig. 8 Danos provocados pela cavitação (AACHEN, 2012) ....................................................... 11
Fig. 9 Ataque por sulfatos numa laje (Ferreira, 2000) ................................................................ 14
Fig. 10 Diagrama em árvore do mecanismo de corrosão da armadura (Ferreira, 2000) ............. 16
Fig. 11 Maciço de ancoragem (GMIC, 2012) ............................................................................. 18
Fig. 12 Encontro de uma ponte (GMIC, 2012) ........................................................................... 19
Fig. 13 Corrosão electroquímica na presença de cloro (Powers, 1955) ...................................... 20
Fig. 14 Estragos provocados pela corrosão (Powers, 1955)........................................................ 21
Fig. 15 Perfil de teor de cloretos como percentagem da dosagem de cimento (Neville, 1995) .. 22
Fig. 16 Fissura na alma da viga (Castro e Martins, 2006)........................................................... 25
Fig. 17 Fissuração devido à cedência do solo (Castro e Martins, 2006) ..................................... 26
Fig. 18 Deslocamento de cofragem (Castro e Martins, 2006)..................................................... 27
Fig. 19 Hidroescarificação (Couto et al, 2007) ........................................................................... 29
Fig. 20 Diagrama de inspecção de uma obra (ABRACO, 2011) ................................................ 32
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Fig. 21 Betão não carbonatado (Mendonça,2005) ...................................................................... 33
Fig. 22 Betão carbonatado (Mendonça,2005) ............................................................................. 33
Fig. 23 Medidor de resistividade do betão (Mendonça,2005) ..................................................... 33
Fig. 24 Detector electrosónico de humidade e câmara termográfica (L. V. Mendonça,2005) .... 34
Fig. 25 Aparelho para executar o ensaio de pull-off (ASTM,2004) ........................................... 35
Fig. 26 Tipos de rotura possíveis que podem ocorrer num ensaio de pull-off (ASTM,2004) .... 36
Fig. 27 Factores a considerar numa reparação estrutural em betão armado (Correia,2004) ....... 38
Fig. 28 Retracção (Correia,2004) ................................................................................................ 39
Fig. 29 Grupo epoxídico (Correia,2004) ..................................................................................... 40
Fig. 30 Resistências mecânicas (Correia,2004)........................................................................... 43
Fig. 31 Molde para provetes (Correia,2004) ............................................................................... 43
Fig. 32Cálculo do módulo de elasticidade por ultra-sons (Correia,2004) ................................... 44
Fig. 33 Pull-off (Correia,2004) ................................................................................................... 44
Fig. 34Martelo pneumático (Correia,2004) ................................................................................. 45
Fig. 35 Disco de serra (Correia,2004) ......................................................................................... 45
Fig. 36 Hidrodemolição (Correia,2004) ...................................................................................... 45
Fig. 37 Escarificadora (Correia,2004) ......................................................................................... 46
Fig. 38 Tratamento (Correia,2004) ............................................................................................. 46
Fig. 39 Mecanismo de ligação (Correia,2004) ............................................................................ 47
Fig. 40 Alisar a superfície da argamassa com talocha (Correia,2004) ........................................ 47
Fig. 41 Injecção (Correia,2004) .................................................................................................. 48
Fig. 42 Colocação por via seca (Correia,2004) ........................................................................... 49
Fig. 43 Relação entre partes da norma EN 1504 (Norma EN 1504) ........................................... 57
Fig. 44 Metodologias para reparação do reforço (Norma EN 1504-9) ....................................... 58
Fig. 45 Requisitos para reparações estruturais e não estruturais (Norma EN 1504-9) ................ 58
Fig. 46 Estado de conservação do betão nos pilares do reservatório de abastecimento de água. 70
Fig. 47 Estado de conservação das vigas e lajes não submersas ................................................. 71
Fig. 48 Estado de conservação da viga não submersa ................................................................. 71
Fig. 49 Estado de conservação da laje não submersa .................................................................. 71
Fig. 50 Laje não submersa........................................................................................................... 72
Fig. 51 Betão submerso fissurado ............................................................................................... 72
Fig. 52 Betão submerso sem qualquer revestimento ................................................................... 73
Fig. 53 Corte do reservatório de abastecimento de água ............................................................. 74
Fig. 54 Recobrimento da carote 1 (25 mm)................................................................................. 77
Fig. 55 Recobrimento da carote 2 (62 mm)................................................................................. 77
Fig. 56 Recobrimento da carote 3 (10 mm)................................................................................. 78
Fig. 57 Recobrimento da carote 4 (12 mm)................................................................................. 78
Fig. 58 Regularização da superfície da carote 1. ......................................................................... 79
Fig. 59 Carote 1 com superfície regular. ..................................................................................... 80
Fig. 60 Regularização da superfície na carote 3.......................................................................... 80
Fig. 61 Carote 3 com superfície regular. ..................................................................................... 80
Fig. 62 Eliminação da tinta na carote 2. ...................................................................................... 81
Fig. 63 Carote 2 sem tinta. .......................................................................................................... 81
Fig. 64 Eliminação da tinta da carote 4. ...................................................................................... 82
Fig. 65 Carote 4 sem tinta ........................................................................................................... 82
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Fig. 66 Carotagem ....................................................................................................................... 83
Fig. 67 Resultados da carotagem................................................................................................. 83
Fig. 68 Secagem das carotes ....................................................................................................... 83
Fig. 69 Cola epóxida sikadur 32N ............................................................................................... 84
Fig. 70 Carotes já com a peça metálica colocada, preparados para o pull-off ............................ 84
Fig. 71 Aparelho usado para a realização do pull-off ................................................................. 85
Fig. 72 Ensaio da carote 1. .......................................................................................................... 85
Fig. 73 Resultados do ensaio da carote 1. ................................................................................... 86
Fig. 74 Ensaio do pull-off na carote 2. ........................................................................................ 87
Fig. 75 Resultados do pull-off na carote 2 .................................................................................. 87
Fig. 76 Resultado do pull-off na carote 4 .................................................................................... 88
Fig. 77 Resultados do pull-off na carote 3 .................................................................................. 88
Fig. 78 Colocação de cartolina nas carotes ................................................................................. 90
Fig. 79 Colocação de argamassa ................................................................................................. 90
Fig. 80 Carotagem ....................................................................................................................... 91
Fig. 81 Colocação das peças metálicas ....................................................................................... 91
Fig. 82 Cola epóxi com resinas sintéticas ................................................................................... 91
Fig. 83 Rompimento das carotes 1 e 3. ....................................................................................... 92
Fig. 84 Rompimento das carotes 2 e 4. ....................................................................................... 92
Fig. 85 Colagem do laminado de carbono à argamassa de reparação ......................................... 93
Fig. 86 Carotagem ....................................................................................................................... 93
Fig. 87 Colagem da peça metálica ao laminado de carbono ....................................................... 93
Fig. 88 Secagem dos carotes numa estufa ................................................................................... 93
Fig. 89 Resultado do pull-off ...................................................................................................... 94
Fig. 90 Planta do reservatório de abastecimento de água em estudo .......................................... 95
ÍNDICE DE TABELAS
Tabela 1-Factores de degradação e o seu efeito no desempenho de estruturas de betão armado
(Sarja, 1996). ................................................................................................................................. 3
Tabela 2-Substâncias que provocam ataque químico no betão (Neville, 1995).......................... 13
Tabela 3-Relação entre humidade relativa e velocidade de carbonatação (Emmons, 1993)....... 15
Tabela 4-Condições necessárias para que ocorra corrosão do aço no betão (Ferreira, 2000) ..... 21
Tabela 5- Técnicas de reparação de fissuras para garantir a estanqueidade das paredes (Silva,
2002). .......................................................................................................................................... 31
Tabela 6-Métodos de limpeza adequados ao tipo de mancha (Colen et al,2000) ....................... 32
Tabela 7 Requisitos de identificação (Norma EN 1504-3) ......................................................... 50
Tabela 8 Requisitos de desempenho (Norma EN 1504-3) .......................................................... 51
Tabela 9 Métodos de ensaios para aplicações especiais (Norma EN 1504-3) ............................ 52
Tabela 10 Propriedades físico-mecânicas (Norma EN 1504-3) .................................................. 54
Tabela 11 Prevenção e estabilização da deterioração (Norma EN 1504-9) ................................ 57
Tabela 12 Propriedades dos requisitos estruturais e não estruturais (Norma EN 1504) ............. 59
Tabela 13 Propriedades dos requisitos estruturais e não estruturais (Norma EN 1504)
(continuação) ............................................................................................................................... 59
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Tabela 14 Propriedades dos requisitos estruturais e não estruturais (Norma EN 1504)
(continuação) ............................................................................................................................... 60
Tabela 15 Propriedades dos requisitos estruturais e não estruturais (Norma EN 1504)
(continuação) ............................................................................................................................... 60
Tabela 16 Requisitos estruturais e não estruturais do betão projectado e da argamassa (Norma
EN 1504) ..................................................................................................................................... 61
Tabela 17 Requisitos estruturais e não estruturais do betão projectado e da argamassa (Norma
EN 1504) (continuação) .............................................................................................................. 61
Tabela 18 Requisitos estruturais e não estruturais do betão projectado e da argamassa (Norma
EN 1504) (continuação) .............................................................................................................. 61
Tabela 19 Requisitos estruturais e não estruturais do betão projectado e da argamassa (Norma
EN 1504) (continuação) .............................................................................................................. 62
Tabela 20 Requisitos estruturais e não estruturais do betão projectado e da argamassa (Norma
EN 1504) (continuação) .............................................................................................................. 62
Tabela 21 Requisitos dos constituintes do betão projectado (NP EN 14487-1).......................... 68
Tabela 22 Requisitos e métodos de ensaio do betão fresco (NP EN 14487-1) .......................... 69
Tabela 23 Elementos geométricos (parede interior e pilares) ..................................................... 74
Tabela 24 Elementos geométricos (soleiras, paredes, tectos e pilares) ....................................... 74
Tabela 25 Elementos geométricos (altura do tecto, altura da viga e secção) .............................. 75
Tabela 26 Valor indicativo do tempo de vida útil de projecto (Eurocódigo 0,1990) .................. 75
Tabela 27 Corrosão induzida por cloretos não provenientes da água do mar (LNEC E464, 2007)
..................................................................................................................................................... 76
Tabela 28 Vida útil de 100 anos (LNEC E464, 2007) ................................................................ 76
Tabela 29 Classe de resistência do betão presente no reservatório (Eurocódigo 2,1990) ........... 89
Tabela 30 Anomalias e as suas causas ........................................................................................ 89
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1. INTRODUÇÃO
O betão armado surgiu em 1850, ao contrário do aço e do ferro que surgiram mais cedo.
O betão tem de apresentar resistência e durabilidade para funcionar adequadamente
como elemento estrutural. A sua constituição é cimento, água, agregado miúdo (areia) e
agregado graúdo (brita, pedra) e ar. Apresenta elevada resistência à compressão, no
entanto á tracção o betão não resiste muito bem.
O betão armado tem inúmeras vantagens tais como: economia, conservação,
adaptabilidade, rapidez de construção, segurança contra o fogo, impermeabilidade e
resistência a choques e a vibrações. É importante saber a vida útil de uma estrutura em
betão armado para sabermos a durabilidade dessa mesma estrutura.
O betão é um material muito comum na construção no entanto muitas das vezes não é
concebido adequadamente. Para preservar o património mobiliário é necessário
conhecer as técnicas de reabilitação para saber qual a mais adequada.
A vida útil de projecto de um edifício normal é 50 anos, no entanto para uma ponte já
são 100 anos de vida útil. Uma estrutura de betão armado durante a sua vida útil deve
ser capaz de cumprir os requisitos de segurança, qualidade e durabilidade definidos no
caderno de encargos. Para avaliar as especificações do betão baseado no desempenho
relacionado com a durabilidade deve recorrer-se à especificação LNEC E 465. A
deterioração de uma estrutura de betão armado pode ter origem em erros humanos ou
em acções naturais. A degradação devido a acções naturais ocorre devido a alterações
nas propriedades mecânicas, físicas ou químicas. Muitas vezes a degradação ocorre no
interior do betão e não é visível.
A fendilhação é o sintoma mais comum da degradação do betão armado devido à sua
heterogeneidade. É necessário estudar as patologias do betão e saber qual a sua
deterioração, a causa, solução de reabilitação e a manutenção.
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A durabilidade de uma estrutura de betão armado é aptidão para desempenhar as
funções para as quais foi projectada, durante um período previsto, sem necessitar de
manutenção nem reparações previstas.
Os objectivos do projecto de uma estrutura devem ser a segurança, a qualidade das
condições de serviço e a durabilidade.
O objectivo deste trabalho é elaborar uma dissertação com a descrição da degradação de
estruturas em betão armado e as soluções de reabilitação. É necessário avaliar e analisar
as patologias existentes em estruturas de betão armado devido aos processos de
deterioração descrevendo as possíveis causas e as técnicas para reabilitar.
Para aplicar estes conceitos foi escolhido um caso de estudo. O caso de estudo escolhido foi um
reservatório de abastecimento de água. Neste caso de estudo vão ser identificadas todas as
patologias, possíveis causas e soluções de reabilitação.
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2. FACTORES DE DEGRADAÇÃO DO BETÃO
2.1 AGENTES DE DEGRADAÇÃO
O betão está sujeito a vários agentes de degradação que afectam a sua durabilidade. O
clima (água, vento, temperatura, etc.) afecta sobretudo o betão em estruturas exteriores.
A influência dos agentes agressivos depende do clima, localização geográfica, do micro
clima e da altura do ano. A degradação do betão faz com que o betão deixe de
desempenhar as suas funções que inicialmente eram pretendidas. A tabela 1 apresenta
vários factores de degradação e o seu efeito no desempenho de estruturas em betão
armado.
Tabela 1-Factores de degradação e o seu efeito no desempenho de estruturas de betão armado (Sarja, 1996).
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A degradação das estruturas de betão armado pode-se classificar em cinco tipos:

Deterioração do betão que pode ser por:
- Fendilhação;
- Desagregação local;
- Defeitos de estanquidade;
- Erosão.
- Deterioração por ataque químico ou biológico;

Deterioração das armaduras que pode ser:
- Corrosão das armaduras;
- Rotura das armaduras.

Deterioração de outros materiais:
- Apoios articulados;
- Materiais estanques.

Deformações excessivas:
- Deslocamentos;
- Vibrações excessivas;
- Movimentos anormais nos apoios.
As causas de degradação do betão podem ser:

Humanas, ou seja, durante a concepção do projecto e durante a fase de execução.
Exemplos das causas humanas são os cálculos incorrectos, a má concepção,
pormenorização deficiente, deficiente execução, má interpretação dos desenhos,
modelos de análise inadequados, etc.
Na figura 1 está apresentados um exemplo de fissuração em vigas e na figura 2
exemplos de colapso estrutural.
Fig. 1 Fissuração de uma viga (Couto et al, 2007)
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Fig. 2 Colapso estrutural (Couto et al, 2007)

Acções naturais:
- Acções físicas;
- Acções químicas;
- Acções biológicas.
2.2 CAUSAS MECÂNICAS E FÍSICAS DE DEGRADAÇÃO
2.2.1 CICLO DE GELO-DEGELO
O gelo-degelo ocorre quando o betão endurecido e saturado é exposto a temperaturas
baixas, a água que fica retida nos poros capilares vai congelar e consequentemente
expandir. Quando a água descongelar vai-se verificar uma expansão bastante maior nos
poros e, deste modo, vai surgir um efeito cumulativo com os ciclos de gelo-degelo.
Quando a água congela o seu volume sofre um incremento de 9%, originando tensões e
expansões. Uma hipótese possível é introduzir 4-6% de ar no betão para absorver as
expansões.
2.2.2 TEMPERATURAS ELEVADAS
No caso do betão tem que se evitar que a temperatura máxima exceda os 500ºC porque
o betão só resiste a temperaturas elevadas sem causar danos até aos 500ºC.
2.2.3 TENSÕES TÉRMICAS
As tensões térmicas surgem quando o aumento de temperatura de uma estrutura conduz
a uma variação diferencial de volume. Podem ocorrer contracções ou expansões. Se as
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tensões de tracção resultantes superarem as tensões resistentes do betão, ocorre
fendilhação.
O sintoma típico da tensão térmica é o destacamento do betão. O destacamento do betão
é provocado por choques térmicos que resultam de gradientes de temperatura muito
acentuados que surgem entre uma superfície muito quente e o interior que é frio. Além
do destacamento, o levantamento dos cantos de um pavimento é outra situação comum
nas tensões térmicas. As tensões de origem térmica podem ter origem em variações de
temperatura atmosférica ou variações de temperatura interna.
Variação de temperatura atmosférica:
As variações de temperatura originam mudanças de forma e de volume. Se forem
impedidas pela estrutura originam tensões e consequente fissuração.
Exemplo: Considerando uma laje de betão assente no solo construída no final do Verão
ou no início do Outono. Durante o Inverno a temperatura atmosférica média e a
temperatura média do betão podem baixar 30 graus centígrados para uma laje de
comprimento de 30 metros, a contracção livre será da ordem de 1cm. Esta deformação é
travada pelo atrito da laje sobre o solo. A tensão de tração é de 225 MPa que excede a
sua resistência e o atrito é suficiente para impedir o movimento de contracção.
Variação de temperatura interna:
Um exemplo deste tipo de variação é o aumento da temperatura do betão durante a
presa nas barragens, em que o betão é sujeito a uma variação de volume devida ao
desenvolvimento de calor.
2.2.4 ABSORÇÃO DE ÁGUA NO BETÃO
Quando o teor de água do betão aumenta ele aumenta de volume. Se este aumento de
volume é impedido geram-se fissuras. Qualquer betão é mais ou menos poroso.
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2.2.5 RETRACÇÃO
A retracção é caracterizada pela diminuição das dimensões do betão com o tempo, que
ocorre quando se desenvolvem tensões de tracção que resultam do impedimento do
betão em movimentar-se. Quando as forças de tracção superarem a resistência à tracção
do betão originam fissuras.
Logo após a construção é possível visualizar fissuras devido à retracção do betão. Pelo
contrário, as fendas provenientes da secagem do betão só são visíveis mais tarde. A
figura 3 apresenta a sequência cronológica da retracção numa estrutura de betão
armado. Para a compreensão deste gráfico é necessário ter presentes os seguintes
conceitos:
Retracção plástica (figura 4): Ocorre devido às deformações no betão quando o betão
está no estado fresco e deve-se à perda de água. Esta deformação ocorre sobretudo nas
lajes e nas paredes.
Retracção térmica: Durante o início da hidratação do cimento as reacções exotérmicas
provocam um aumento de temperatura no betão logo surge uma dilatação térmica no
elemento. Quando se atinge a temperatura máxima o elemento vai arrefecer até atingir a
temperatura ambiente, havendo contracção no betão e consequente deformação.
Fig. 3 Sequência cronológica da retracção (Gettu, 1998).
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Fig. 4 Efeito da retracção plástica numa amostra (Ferreira, 2000).
Retracção térmica: Durante o início da hidratação do cimento as reacções exotérmicas
provocam um aumento de temperatura no betão logo surge uma dilatação térmica no
elemento. Quando se atinge a temperatura máxima o elemento vai arrefecer até atingir a
temperatura ambiente, havendo contracção no betão e consequente deformação.
Retracção autogénea: Se o betão for hidratado continuamente na presença de água irá
provocar expansão. No entanto, se não houver troca de humidade do exterior com a
pasta de cimento vai ocorrer retracção.
Retracção por secagem: Quando o betão é exposto ao ar, há a saída de água que vai
provocar a retracção por secagem. A retracção depende da idade em que surgiu pela
primeira vez a retracção. A retracção é tanto maior quanto maior for a razão
água/cimento e menor a dosagem do agregado tal como mostram os gráficos da figura
5. Quanto maior a humidade relativa menor a retracção.
Fig. 5 Influência da razão A/C e dosagem de agregado e na retracção (Odman , 1968).
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2.2.6 RETRAÇÃO DURANTE O ENDURECIMENTO
As reacções químicas podem-se prolongar durante anos, causando diminuição de
volume – retracção por endurecimento. Se houver algum impedimento à deformação
geram-se fissuras.
2.2.7 FLUÊNCIA E FADIGA
A fluência é o aumento da deformação do betão quando sujeito a tensão constante. As
suas consequências só se manifestam passado um período longo de tempo.
Os gráficos da figura 6 mostram a influência que o tempo tem na fluência. A fluência é
tanto maior quanto menor for a humidade relativa.
A fadiga ocorre quando é aplicada uma carga cíclica ao longo do tempo, provocando
aumento da deformação. Depende das tensões cíclicas tal como mostra o gráfico da
figura 7.
Com o aumento dos ciclos a carga de rotura diminui, verificamos isto para o betão à
compressão, no betão à tracção e no aço macio em tracção.
Fig. 6 Influência do tempo sobre a fluência (Neville, 1997)
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Fig. 7 Número de ciclos até à rotura (Neville, 1997)
2.2.8 IMPACTOS
Como o betão está sujeito a impactos, é necessário avaliar a resistência sob estes. Além
da capacidade de resistência a impactos é também fundamental avaliar a capacidade de
absorção de energia.
As situações típicas em que ocorre choque por impactos são:
- A ocorrência de sismos;
- Tensões geradas durante um bombardeamento;
- Cravar estacas;
- Forças de compressão exercidas nas fundações;
- Manuseamento de peças pré-fabricadas.
2.2.9 ABRASÃO
É o processo que provoca o desgaste por escorregamento. Abrasão depende das
condições de serviço a que a estrutura está exposta. Consiste no desgaste por atrito da
camada superficial do betão.
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2.2.10 EROSÃO E CAVITAÇÃO
A erosão é o processo em que ocorre desgaste, não a seco mas sim em contacto com
água em escoamento. É, portanto, um desgaste resultante da acção abrasiva de fluidos
que contêm sólidos suspensos. O grau de erosão depende do tipo e potência do agente
erosivo e da qualidade do betão. A cavitação é a perda de material devido ao contacto e
consequente impacto de bolhas de vapor num escoamento de elevada velocidade de um
fluido. Ocorre em canais quando a velocidade da água é superior a 12m/s e as
superfícies de contacto são irregulares. Há desagregação na superfície do betão devida
às variações de pressão (figura 8).
Fig. 8 Danos provocados pela cavitação (AACHEN, 2012)
Erosão em lajes de pavimento
À medida que a tecnologia foi evoluindo, observaram-se algumas desvantagens. O
veículo antigamente tinha rodas metálicas e agora os pneus são de borracha, o peso dos
veículos aumentou significativamente. O custo da mão-de-obra também aumentou e
deste modo é necessário reduzir a mão-de-obra. Este tipo de erosão é comum nos
armazéns e instalações industriais.
Erosão em obras hidráulicas
Há canais feitos de betão e estes podem sofrer desgaste por abrasão. Se a velocidade for
muito elevada pode haver o fenómeno de cavitação.
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Erosão em condutas
Se as condutas transportarem gases com forte teor de cinzas podem surgir problemas de
abrasão.
Erosão em obras marítimas na zona de quebra-mar
Há desgaste por erosão de todas as obras em que incidem por escavação das vagas que
escavam o fundo, com as partículas de areia e silte que são projectadas agressivamente.
2.2.11 FOGO
Depende do tipo de cimento, razão água/ cimento, do tipo de agregados, da espessura de
recobrimento e da dosagem de cimento e também da temperatura. Obviamente que
temperaturas muito elevadas resultantes de incêndios trazem consequências para o
betão. Quanto maior a temperatura atingida menor a resistência do betão.
Para temperaturas compreendidas entre 300ºC e 600ºC o betão apresenta cor rosa, até
900ºC apresenta cor cinza e quando a temperatura ultrapassa os 900ºC o betão fica com
uma cor esbranquiçada.
A resistência do betão à compressão depende de:
- Quantidade de água quimicamente ligada. Quando exposta ao fogo desaparece;
- Alterações químicas entre a pasta de cimento e o agregado;
- Degradação da pasta de cimento endurecido.
2.3 CAUSAS QUIMICAS
2.3.1 ÁGUA PURA
A água pura decompõe certos compostos de cimento e isto acontece através da
dissolução do hidróxido de cálcio, sendo este ataque muito lento.
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2.3.2 ATAQUE POR ÁCIDOS
Resulta de uma reacção que ocorre entre a solução agressiva e os compostos de
cimento, onde por lixiviação irá ocorrer a perda de resistência do betão.
O ácido sulfúrico reage com o hidroxido de cálcio formando sulfato de cálcio (gesso):
(1)
Formação da etringite:
+3CaO.
.
.3Ca
(2)
Na tabela 2 apresenta-se as substâncias que provocam ataque químico no betão.
Tabela 2-Substâncias que provocam ataque químico no betão (Neville, 1995).
Ácidos
Inorgânico
Carbónico
Hidroclórico
Hidrofluórico
Nítrico
Fosfórico
Sulfúrico
orgânicos
Acético
Cítrico
Fórmico
Húmido
Láctico
Tânico
Outras substâncias
Cloretos de alumínio
Gorduras animais e vegetais
Sais de amoníaco
Óleos vegetais
Sulfuretos de hidrogénio
Sulfatos
2.3.3 ATAQUE POR SULFATOS
É caracterizado pela reacção química dos iões sulfato com os compostos de alumina,
iões sulfato, cálcio e hidróxidos do cimento Portland, formando etringite e uma
quantidade menor de gesso (figura 9).
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Fig. 9 Ataque por sulfatos numa laje (Ferreira, 2000)
A formação retardada de etringite é caracterizada por um processo expansivo, onde
ocorre fendilhação generalizada.
2.3.4 ÁGUA DO MAR
Uma estrutura de betão em contacto com o mar está sujeita a cargas de impacto. Dando
origens a patologias como cavitação e erosão. Além disso, está sujeita a ciclos de
secagem/molhagem, ciclos de gelo-degelo e ataques químicos.
2.3.5 EXPOSIÇÃO A SAIS
Ocorre uma expansão cristalina de sais dissolvidos que origina a decomposição do
betão. Esta decomposição de sais ocorre imediatamente abaixo da superfície do betão.
A expansão de sais pode ser notável nas seguintes situações:
- Quando o betão é colocado em solos contendo bastantes sais dissolvidos,
possui uma superfície de exposição para evaporação e deste modo a água vai migrar em
direcção da superfície exposta por acção capilar e vai-se evaporar. Consequentemente o
sal cristaliza nos poros provocando tensões expansivas o que vai originar o
destacamento do betão.
- Quando o betão estiver próximo das marés, vai estar sujeito alternadamente a
períodos de salpicos com água salina e de secagem. A água contendo sais é absorvida,
sendo posteriormente evaporada e originando quantidades elevadas de sais na zona da
superfície.
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2.3.6 CARBONATAÇÃO
O dióxido de carbono reage com o hidróxido de cálcio formando carbonato de cálcio:
+
O
(3)
A carbonatação ocorre quando o dióxido de carbono reage na presença de humidade
com os minerais de cimento hidratado.
Carbonatação pode-se dar em três fases:
1ª Fase: O dióxido de carbono difunde-se para o interior do betão;
2ªFase: O dióxido de carbono reage com as moléculas de água;
3ªFase: O ácido carbónico reage com os componentes alcalinos do betão.
A carbonatação começa a desenvolver-se do exterior do betão para o interior.
A velocidade diminui à medida que a carbonatação caminha para o interior.
A tabela 3 mostra a relação da Humidade Relativa com velocidade de carbonatação:
Tabela 3-Relação entre humidade relativa e velocidade de carbonatação (Emmons, 1993).
Método analítico para determinação da carbonatação:
√
(4)
Em que:
c-profundidade de carbonatação em centímetros;
k-coeficiente de carbontação;
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t-tempo em anos.
Método experimental:
-Solução indicadora de fenolftaleína: Consiste na utilização de um indicador de
fenolftaleína que em ambientes alcalinos adquire a cor rosa –carmin. Este método
possui limitações uma vez que, podem existir certas zonas que apenas estejam
parcialmente carbonatadas e desta forma não vão ser detectadas pela solução de
fenolftaleína.
2.3.7 CLORETOS
A carbonatação juntamente com os cloretos são as principais causas para a
despassivação da armadura no betão armado (figura 10).
Fig. 10 Diagrama em árvore do mecanismo de corrosão da armadura (Ferreira, 2000)
O problema principal no ataque por cloretos é a corrosão do aço.
É importante saber o tempo que os iões cloro demoram a passar do ambiente para o
betão. O ião cloro pode entrar em contacto com o betão a partir dos agregados
contaminados, da água ou através do uso de adjuvantes que contenham cloro.
Os iões fixos são considerados inofensivos.
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O ião cloro reage com o aluminato tricálcio e a fase ferrítica:
(5)
Originando o sal de Friedel:
(6)
Para afixação dos iões cloros podem ser considerados dois métodos:
- Medição da relação iões cloro totais/livres;
- Medição da relação iões cloro fixos/livres.
A principal fixação é com o C3A para formar cloro aluminato de cálcio.
Quanto maior C3A maior a fixação do ião cloro.
O tipo de cimento varia de acordo com a concentração de C3A e C3A+C4AF e influencia
a concentração do ião cloro.
Para prevenir que os cloretos penetrem no betão podemos aumentar o recobrimento.
Quanto maior o recobrimento, mais tempo demoram os cloretos a chegar à armadura. O
recobrimento e a qualidade do betão actuam em conjunto para a protecção da armadura.
Se a cura for prolongada, a corrosão será mais demorada pois o betão será mais
resistente. Usando materiais cimentícios reduz-se a penetração no betão, aumentando a
sua resistência.
2.3.8 ATAQUE ÁLCALIS-AGREGADO
O ataque álcalis-agregado ocorre quando os álcalis libertados pelo cimento hidratado
reagem com os agregados cujos constituintes são reactivos.
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Podem ocorrer dois tipos de ataques:
- Ataque alcalis-carbonato (contendo calcários dolomíticos);
- Ataque álcalis-sílica (contendo agregados siliciosos).
A fendilhação na superfície do betão sujeito a este tipo de ataque é irregular. Neste tipo
de ataque as fendas atravessam as partículas de agregado e a pasta de cimento (figura
11).
Fig. 11 Maciço de ancoragem (GMIC, 2012)
A expansão cessa quando o teor de humidade do betão for inferior a 4-8% (humidade
relativa de 85%).
Reacções álcalis-sílica
Há rochas siliciosas que reagem com o cimento formando um composto álcalis-sílica. A
álcali-sílica pura pode reagir com os iões de cálcio originando (a partir do hidróxido de
cálcio ou outros produtos de hidratação) um complexo branco, opaco de sílica-cálcio ou
álcali-sílica-cálcio. Os produtos das reacções álcali-sílica absorvem água e
consequentemente aumentam de volume. Quanto mais água for absorvida mais água irá
entrar para o interior do betão e aumentar a largura da fenda (figura 12).
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Fig. 12 Encontro de uma ponte (GMIC, 2012)
Reacções álcali-carbonatos
Os álcalis libertados da pasta de cimento ou de outras reagem com os agregados e com
os carbonatos.
Uma situação visível deste tipo de ataque é na zona da reacção aparecer até 2mm de
largura em torno das partículas de agregado. A fendilhação irá ser longa nestes anéis à
interface e na direcção radial.
2.4 ATAQUE BIOLÓGICO
Ocorre quando o betão entra em contacto com águas residuais que resultam da
actividade metabólica de bactérias e fungos. Estas bactérias e fungos têm tendência a
oxidar o enxofre. Os compostos de enxofre nos esgotos são reduzidos a sulfitos pela
acção de bactérias porque nestas condições os níveis de oxigénio são muito baixos. O
H2S é um exemplo destes componentes que vão para atmosfera e dissolve-se na
humidade condensada acima do nível da água da conduta. Caso haja um elevado nível
de oxigénio o H2S dissolvido origina H2SO4.
Este ataque depende:
- Temperatura nos esgotos;
- A presença de enxofre e resíduos industriais nos esgotos;
- Falta de ventilação;
- Condições estagnadas de escoamento.
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É fundamental fazer referência ao fenómeno dos esgotos. O enxofre é transferido em
ácido ou sulfatos na presença de microrganismos. Os fungos (origem vegetal), as raízes
(origem vegetal) e as da origem animal também devem ser considerados neste tipo de
ataque.
2.5 CAUSAS ELECTROQUIMICAS DE DEGRADAÇÃO
2.5.1 CORROSÃO DAS ARMADURAS
O aço está protegido no betão através de uma película fina de hidróxido de cálcio que
tem elevada alcalinidade e, além disso, o betão ainda lhe confere uma protecção ao meio
ambiente através de uma barreira física que o separa do meio ambiente. Deste modo,
nas condições de exposição normais o aço está protegido contra a corrosão através de
uma camada de passivação.
As estruturas submersas não possuem oxigénio então o aço vai oxidar lentamente não
ocorrendo corrosão. A camada de passivação é formada por Fe2O3. Esta camada protege
o aço da corrosão enquanto não for destruída o aço permanece sem qualquer dano.
Quando falamos de corrosão faz sentido falar em células electroquímicas pois a
corrosão ocorre como resultado destas células, em que no ânodo ocorre corrosão e no
cátodo redução. Há transporte de fluxo de electrões que se deslocam do ânodo para o
cátodo (figura 13).
Fig. 13 Corrosão electroquímica na presença de cloro (Powers, 1955)
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A corrosão pode se dar devido à falta de uniformidade do aço, contacto com metais
menos activos e da heterogeneidade do meio químico/físico que envolve o aço.
A camada de passivação pode ser destruída quando penetrarem substâncias agressivas e
a corrosão irá ocorrer. Nestas circunstâncias, o aço diminui de secção, o betão pode
fissurar devido às expansões exercidas sobre ele e irá haver uma diminuição de
aderência ou mesmo uma perda completa e consequentemente redução de capacidade de
carga (figura 14).
Fig. 14 Estragos provocados pela corrosão (Powers, 1955)
+2
O+4
anódica
(7)
catódica
(8)
As condições necessárias para que ocorra corrosão do aço no betão encontram-se na
tabela4.
Tabela 4-Condições necessárias para que ocorra corrosão do aço no betão (Ferreira, 2000)
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Os cloretos provocam a despassivação da armadura. Podem ser incorporados no betão
aquando da amassadura se se usar agregados contaminados ou através da utilização de
adjuvantes contendo cloretos (figura 15).
Fig. 15 Perfil de teor de cloretos como percentagem da dosagem de cimento (Neville, 1995)
Os cloretos apenas penetram no betão saturado e na presença de oxigénio. O teor de
cloretos diminui com a profundidade da camada de recobrimento.
Tipos de corrosão
Corrosão por picadas
A corrosão por picadas é típica do ião cloreto. As picadas são autocalíticas e deste modo
podem aumentar continuamente. Forma-se uma célula de corrosão onde existe uma área
passiva intacta (cátodo) e uma área menor (ânodo) onde se vai reduzir o oxigénio uma
vez que houve despassivação da armadura.
Corrosão em espaços confinados
Ocorre quando há um espaço sobre a superfície do aço que evita o acesso de oxigénio.
Neste processo há células diferenciais de oxigénio que induzem a corrosão da armadura.
Este tipo de corrosão pode ocorrer pela injecção de argamassas com materiais epóxidos
como reforço estrutural. Irão surgir zonas com falta de oxigénio e, deste modo, a
corrosão irá ser acelerada.
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Corrosão da baixa tensão
Ocorre quando há esforços de tracção no aço e um meio agressivo e ocorre sobretudo
em betão pré-esforçado e pós-esforçado. A corrosão de baixa tensão é, muitas vezes,
associada à má utilização do betão ou á presença de certos iões.
Corrosão por correntes de interferência
Podem ser definidas como correntes que não formem parte da célula electroquímica.
Para se dar este tipo de corrosão tem de haver uma troca de correntes entre uma
estrutura metálica e um meio electrolítico. As fontes mais comuns são: A protecção
catódica em meios de baixa resistividade e sistemas com potencial eléctrico. O aço
passivo no betão e que não está contaminado com cloro não irá sofrer este tipo de
corrosão.
Corrosão generalizada
Resulta da perda da camada passiva e pode ser devida ao ataque por cloretos ou
carbonatação. Também pode resultar da lixiviação produzida pela percolação e/lavagem
por águas puras ou ácidas.
Corrosão galvânica
Ocorre quando há diferentes tipos de metais no meio electrolítico.
2.6 MÁ PORMONORIZAÇÃO DOS PROJECTOS
Muitas vezes surgem pormenores que não foram previstos em projecto, tais como as
variações bruscas de secção, juntas rígidas entre lajes pré-fabricadas, deformações,
fugas através das juntas, esgotos mal concebidos, drenagem insuficiente, jogo deficiente
de juntas de dilatação, incompatibilidade de materiais, incompatibilidade de secções,
fluência não tomada em consideração, erros aquando da elaboração do projecto.
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Variações bruscas de secção:
As variações bruscas de secção dão origem a concentração de tensões que podem
originar fissuração.
Juntas rígidas entre lajes pré-fabricadas:
As lajes pré-fabricadas são projectadas para serem lajes independentes. Estas lajes não
contêm armaduras nos apoios. A sua rotação nas extremidades irá originar fissuras.
Deformações:
O regulamento de betão armado e pré-esforçado impõe espessuras mínimas ou adopção
de processos especiais para ter em conta a capacidade de suportar cargas lineares.
Fugas pelas juntas:
A causa frequente da fuga entre as juntas é a infiltração de água.
Esgotos mal concebidos:
Os tubos de queda devem ter o comprimento necessário para que a água não seja
projectada contra a parte de baixo da obra no caso de uma ponte.
Drenagem insuficiente:
Deve evitar-se a acumulação de água. A drenagem é insuficiente, normalmente, em
superfícies horizontais. Deve garantir-se sempre uma pendente.
Jogo deficiente de juntas de dilatação:
Origina tensões de corte imprevisíveis e a escamação de superfícies vizinhas da junta.
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Incompatibilidade de materiais ou de secções:
Por exemplo é de referir o caso das vigas de betão armado de grande secção às quais são
fixadas elementos de pequena secção.
A figura 16 mostra outro exemplo em que a alma é muito pouco armada em relação aos
banzos.
Fig. 16 Fissura na alma da viga (Castro e Martins, 2006)
Fluência não tomada em consideração:
Se a fluência não é tomada em atenção a obra vai sofrer deformações que não são
previstas.
Erros durante a elaboração do projecto:
As causas destes erros são: fissuras, escamação, entre outros erros já referidos.
2.7 CAUSAS DE DESAGREGAÇÃO DO BETÃO NA EXECUÇÃO
As causas mais comuns da degradação do betão em obra são:

Vibrações;

Deslocamentos das cofragens;

Abatimentos nas superfícies da betonagem;

Descofragem prematura;

Retracção nomeadamente durante a presa do betão;
__________________________________________________________________________________________________________
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
Segregação do betão fresco.
2.7.1 ABATIMENTOS NAS SUPERFICIES DE BETONAGEM
Fig. 17 Fissuração devido à cedência do solo (Castro e Martins, 2006)
O abatimento na localização das superfícies de betonagem surge quando existem zonas
com resistências distintas e a presença de vazios. Nestas situações um assentamento vai
ser provocado sob efeito do seu peso próprio, originando fissuras tal como vemos na
figura 17.
2.7.2 DESLOCAMENTO DA COFRAGEM
Sempre que a cofragem se mova durante a fase em que o betão passa da fase fluida para
a fase da sua presa podem ocorrer fissuras e deixa de estar em segurança a estrutura
porque há formação de uma bolsa de água na massa do betão e se esta congelar o betão
vai estalar, tal como se verifica na figura18.
__________________________________________________________________________________________________________
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Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil
Fig. 18 Deslocamento de cofragem (Castro e Martins, 2006)
2.7.3 VIBRAÇÃO
Estas vibrações dizem respeito às vibrações que ocorrem durante a presa do betão como
por exemplo, a circulação de veículos, tiros de minas, cravação de estacas, entre outras.
2.7.4 SEGREGAÇÃO DO BETÃO FRESCO
As partículas mais pesadas são sedimentadas e este processo ocorre antes da presa do betão. O
betão endurece primeiro na superfície logo qualquer impedimento poderá provocar fissuração.
2.7.5 RETRAÇÃO PLÁSTICA DO BETÃO
Ocorre no início da presa do betão quando ocorrem variações de volume que irão
provocar pequenas fissuras.
2.7.6 DESCOFRAGEM PERMATURA
Ocorre quando há necessidade de efectuar a obra num prazo muito curto, então acelerase os trabalhos e retira-se as cofragens quando o betão armado ainda não está resistente
ocorrendo fissuras graves.
__________________________________________________________________________________________________________
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3. DIAGNÓSTICO

É necessário fazer um levantamento exaustivo e pormenorizado das patologias,
deve ser efectuado por profissionais de modo a identificar o tipo e causa da patologia e a
profundidade de degradação.

Deve ser realizado um projecto com as intervenções a realizar, identificando
métodos para a preparação do suporte, tratamento e substituição da armadura.

No caderno de encargos devem ser definidas as características dos produtos a
utilizar e a descrição pormenorizada das tarefas.
Os sintomas principais da degradação de uma estrutura em betão armado são as fissuras,
escamação e desagregação. Estes sintomas são visíveis e cada um tem um significado
próprio. É necessário saber a causa da degradação o que requere uma pesquisa. Em
primeiro lugar é necessário saber as causas da degradação e como proceder à sua
eliminação. Em segundo lugar é necessário diagnosticar a causa provável. Por fim, deve
ser aplicado um método de reparação.
4. TÉCNICAS DE INTERVENÇÃO
Medidas de intervenção

Demolição parcial ou total da estrutura;

Redução das acções sobre a estrutura;

Modificação do sistema estrutural;

Substituição de elementos danificados;

Reparação e reforço de elementos estruturais;

Inclusão de elementos estruturais adicionais.
Materiais de reparação
Quando pretendemos reparar uma estrutura o objectivo é usar materiais distintos dos
usados em estruturas novas. Dos materiais normalmente usados destacam-se os
seguintes:
__________________________________________________________________________________________________________
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
Betões e argamassas especiais. Possui elevada resistência e baixa retracção;

Betão projectado;

Resinas:
Possui dois componentes, a resina e o endurecedor. As resinas podem ser usadas na
injecção de fissuras de elementos de betão. Pode ainda ser usada na colagem de chapas
metálicas de modo a proporcionar um reforço adicional.

Armaduras adicionais de reforço sob a forma de perfis metálicos, chapas
metálicas coladas ou fixadas por buchas, cintas, estribos e varões longitudinais.
Tipos de reforço

Reforço nas fundações;

Reforço com encamisamento de betão projectado;

Reforço com encamisamento de betão armado;

Reforço pela utilização de resinas epoxy e elementos metálicos;

Injecção de fissuras;

Pré-esforço, contraventamento, etc.
4.1 PREPARAÇÃO DO SUPORTE
A preparação do suporte pode ser feita por demolição manual, máquinas-ferramentas,
jacto de areia seco ou húmido, hidroescarificação (figura 19).
Fig. 19 Hidroescarificação (Couto et al, 2007)
__________________________________________________________________________________________________________
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4.2 TRATAMENTO DA ARMADURA
Devem ser removidas das armaduras as poeiras, ferrugem, óleos, vernizes, gorduras.
Esta remoção é feita através do jacto de areia. No caso de ser necessário substituir
armadura devem ser respeitados os comprimentos de amarração. De seguida deve
aplicar-se uma argamassa cimentícia anticorrosiva, constituída por polímeros, ligantes
cimentícios e inibidores de corrosão para protegerem armadura da corrosão.
A acção anticorrosiva da argamassa ocorre através:

Da sua impermeabilidade à água e aos gases agressivos que existem na
atmosfera;

Da presença de inibidores de corrosão;

Da sua elevada alcalinidade;

Boa aderência ao metal.
As argamassas são aplicadas com um pincel fazendo duas demãos. A segunda demão
pode ser aplicada alguns minutos depois da primeira e de preferência dentro de 24horas.
4.3 ARGAMASSA DE RETRACÇÃO CONTROLADA
Para aplicar em obra é necessário apenas a adição de água. A sua constituição é cimento
com grande resistência, aditivos adicionais, agregados, microssílica. A pozolana reage
com os hidróxidos de cálcio na presença de água. As suas vantagens são: mais baratas
que o próprio cimento, reduzem o calor de hidratação, aumentam a resistência química e
diminuem os fenómenos de retracção. Antes da sua aplicação é necessário humedecer o
suporte. É necessário esperar que a água evapore e para facilitar a eliminação de água
pode-se usar ar comprimido caso seja necessário.
Logo antes de aplicar é necessário misturar a argamassa em pó com a água.
__________________________________________________________________________________________________________
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4.4 TRATAMENTO DE FISSURAS
O tratamento de fissuras pode ser efectuado por exemplo com adesivo epoxídico isento
de solventes. Antes de aplicar a superfície deve estar limpa. Devem ser eliminados todas
as poeiras.
A fissuração do suporte está muitas das vezes associada a fenómenos de movimento na
fundação, concentração de cargas externas, ataques químicos, acção do gelo,
deformações e variações higrométricas. A tabela 5 apresenta técnicas para reabilitar
fissuras.
Tabela 5- Técnicas de reparação de fissuras para garantir a estanqueidade das paredes (Silva, 2002).
4.5 TRATAMENTO DO BETÃO

O betão degradado deve ser removido;

A superfície de contorno deve preferencialmente apresentar-se na vertical;

Pode usar-se discos abrasivos;

Deve evitar-se que os contornos na zona de corte fiquem fendilhados;
__________________________________________________________________________________________________________
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
A superfície a reparar não deve estar muito lisa;

Retirar poeiras e limpar com jacto de água;
5. TÉCNICAS DE MANUTENÇÃO E INSPEÇÃO
Consiste em operações de limpeza e pequenas reparações. A tabela 6 apresenta métodos
de limpeza adequada a cada tipo de mancha e a figura 20 mostra um esquema
explicativo dos procedimentos para a realização da inspecção e manutenção numa obra.
Tabela 6-Métodos de limpeza adequados ao tipo de mancha (Colen et al,2000)
Fig. 20 Diagrama de inspecção de uma obra (ABRACO, 2011)
__________________________________________________________________________________________________________
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A utilização de ensaios não destrutivos, de acordo com um plano de inspecção a
elaborar de acordo com as características iniciais da estrutura, bem como as do meio
ambiente em que esta se insere, permite determinar o estado do betão da camada de
recobrimento. À medida que a idade da estrutura vai aumentando, a frequência de
ensaios também deve aumentar.
A carbonatação do betão é uma das principais patologias que muitas vezes não é visível
na inspecção visual. Para se detectar esta patologia usa-se uma solução de fenolftaleína.
O betão não carbonatado adquire a cor rosa (figura 21). A figura 22 apresenta um
exemplo do betão carbonatado.
Fig. 21 Betão não carbonatado (Mendonça,2005)
Fig. 22 Betão carbonatado (Mendonça,2005)
O teor de cloretos também pode ser determinado através de ensaios não destrutivos
(Figura 23).
Fig. 23 Medidor de resistividade do betão (Mendonça,2005)
__________________________________________________________________________________________________________
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Caso seja feita uma inspecção visual periódica por técnico habilitado, grande parte das
patologias dos edifícios podem ser detectadas. Esta inspecção deve ser complementada
por ensaios não destrutivos variando consoante a idade e o estado de conservação do
edifício, como por exemplo os ensaios detector electrosónico de humidade e a câmara
termográfica (figura 23).
Fig. 24 Detector electrosónico de humidade e câmara termográfica (L. V. Mendonça,2005)
5.1 PREVENÇÃO CATÓDICA
Para poder funcionar a corrente deve ser descarregada do ânodo. A corrente é obrigada
a movimentar-se para tubulações em áreas que eram anódicas. Quando houver uma
quantidade de fluxo descarregado dos ânodos, é colectada na tubulação e carregam as
correntes que se estavam a descarregar da zona anódica. Haverá uma protecção da
corrosão.
6. ENSAIO DE PULL-OFF
O ensaio de pull-off tem a finalidade de avaliar a resistência superficial do betão ou
recorrendo à carotagem parcial para medir aderência de elementos separados. Encontrase descrito nas normas ASTM C 1583-04 (2004) ou em BS 1881:Part207 (figura 25).
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Fig. 25 Aparelho para executar o ensaio de pull-off (ASTM,2004)
É um ensaio de aderência por tracção directa e consiste na aplicação suave de uma força
de tracção exercida manualmente no volante de tensão de um aparelho concebido para
esse fim.
A força de tracção é transmitida axialmente a uma peça metálica de ensaio colada ao
provete. O aumento gradual da força é registado logo que se dê o arrancamento do
provete na secção mais frágil.
Antes de se proceder à colagem da peça metálica ao carote, estas superfícies devem ser
cuidadosamente preparadas deforma a que haja uma boa aderência. Devem ser
superfícies lisas e sem rugosidades de modo a que a força que é aplicada nestas
superfícies seja uniforme em toda a área de colagem. Deve efectuar-se a carotagem nos
provetes e posteriormente a superfície do betão deve estar seca.
A cola que se aplica entre os elementos de separação deve ter uma tensão de aderência
elevada de modo a garantir que a rotura se dê pelo betão.
A figura 26 mostra os tipos de rotura possíveis que podem ocorrer num ensaio de pulloff.
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Fig. 26 Tipos de rotura possíveis que podem ocorrer num ensaio de pull-off (ASTM,2004)
O ensaio de Pull-off é rápido e pouco dispendioso. Os danos causados aos carotes são
reduzidos e a utilização in situ é viável.
Evidentemente que há factores que podem influenciar estes ensaios tais como, a
composição e propriedades do betão, variação na superfície de rotura, orientação e
posição do agregado sobre o disco, diâmetro e espessura do disco, sistema de
contrapressão e velocidade de aplicação da carga.
As principais aplicações deste ensaio são:

Medição da tensão de tracção no betão in situ de modo a detectar defeitos na
camada superficial e fendas na perpendicular à superfície;

Aderência das camadas novas.
As vantagens são:

É um ensaio simples e qualquer pessoa o pode executar;

Os resultados são fiáveis;

A tensão de tracção é medida directamente;

Os resultados são visíveis logo após os ensaios;
__________________________________________________________________________________________________________
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
O ensaio não requer planeamento prévio.
As desvantagens são:

Tempo de presa da cola (é necessário esperar 24 horas para que a cola cole os
elementos separados);

Existe uma dificuldade em conseguir que não haja uma flexão residual e o
ensaio deixe de ser por tracção pura;

Os valores obtidos dependem do tipo e dimensão do agregado, do material do
disco e da sua espessura.
7. CASO DE ESTUDO
7.1 TÉCNICAS DE REABILITAÇÃO
Existem várias técnicas de reabilitação, irei referir as técnicas de reabilitação estudadas
para este caso de estudo.
7.1.1 ARGAMASSA DE REPARAÇÃO
A correcta utilização de argamassas de reparação requer que haja uma combinação
adequada das suas propriedades e dimensões, sendo o objectivo evitar que a estrutura se
continue a degradar, permitir um bom acabamento final e restaurar a parte estrutural da
obra.
As argamassas devem ser classificadas em:

Argamassas de reparação estrutural - são aplicadas de modo a substituir o betão
degradado e a permitir que o betão volte a obter as suas características estruturais e de
durabilidade;

Argamassas de reparação não estrutural – são aplicadas na estrutura de betão
com o objectivo de restituir a geometria e estética.
__________________________________________________________________________________________________________
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Deve escolher-se a argamassa de acordo com as condições de utilização e com o
objectivo desejado pelo utilizador.
As propriedades mecânicas da argamassa, a durabilidade, a permeabilidade à água, a
resistência a taques químicos, a trabalhabilidade e aderência ao material original são
importantes para avaliar o seu desempenho (figura 27).
Fig. 27 Factores a considerar numa reparação estrutural em betão armado (Correia,2004)
Critérios de selecção:
Retracção
A retracção (figura 28) por secagem pode provocar fendilhação, perda da capacidade de
carga e má aparência. A perda de água vai diminuindo o volume da argamassa de
reparação à medida que o processo de secagem se desenvolve, sendo restringida a
ligação ao suporte, provocando tensões internas de tração.
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Fig. 28 Retracção (Correia,2004)
Aderência
Deve-se escorar as peças antes da sua reparação. De modo a evitar que o novo material
não absorva nenhuma parcela de carregamento estático já existente.
Os materiais devem possuir baixa fluência e ter módulos de elasticidade semelhantes.
Devido ao carregamento podem ocorrer problemas de sobrecarga ou fluência e além
disso a ligação do material de reparação ao suporte pode originar levantamento,
delaminação, etc.
Humidade
Alterações de humidade interna podem provocar tensões retracção.
Gases atmosféricos
Podem provocar corrosão das armaduras e desintegração da matriz do betão.
__________________________________________________________________________________________________________
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Constituintes das argamassas:

Ligante – agente aglomerante que liga as cargas e os agregados, formando um
material composto;

Agregados finos – Melhoram as propriedades mecânicas, reduzem a retracção e
melhoram a resistência à abrasão;

Agregados grossos – Reduzem de uma forma mais eficaz o volume do ligante e
melhoram a resistência mecânica;

Cargas – São agregados de diversas naturezas e são usados para alterar as
propriedades do material;

Polímeros modificados – São usados em materiais à base de ligante inorgânico
(latex, acrílico, etc);

Fibras reforçadas – São filamentos de aço ou vidro concebidas para resistir à
tracção;

Modificados químicos – são diversos produtos químicos que podem funcionar
como aceleradores de presa, redutores de água, plastificantes ou agentes expansivos.
Argamassas de ligantes orgânicos:

Resinas de poliéster – são constituídas por um polímero linear diluído num
agente de reticulação. Apresentam baixa viscosidade e boa resistência mecânica;

Resinas epoxídicas – São constituídas por polímeros que contêm grupo epóxido
(figura 29). Estas resinas não exigem acelerador, ao contrário das resinas de poliéster.
Fig. 29 Grupo epoxídico (Correia,2004)
Deve escolher-se correctamente a resina base e o iniciador, pois irá influenciar as
características do material de reparação.
__________________________________________________________________________________________________________
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Têm como vantagens uma boa aderência, boa resistência à abrasão e agentes agressivos
e apresentam um tempo curto de presa.
Apresentam alguns inconvenientes, tais como sensibilidade às condições de aplicação e
uma cor diferente da do betão.

Adições: Destacam-se os diluentes (líquidos que diminuem a viscosidade e
aumentam o volume sólido do material), flexibilizantes (aumentam a flexibilidade do
material, melhorando o seu comportamento a choques), cargas (inertes de diversas
naturezas que diminuem a quantidade de resina usada e melhoram as características do
produto final) e os pigmentos (usados para dar cor às resinas).
Propriedades:

Antes do endurecimento:
-Viscosidade;
- Tempo de utilização (intervalo de tempo após a mistura da resina base com os
restantes componentes, durante o qual o material liquido é usado sem dificuldade);
- Tempo de contacto (intervalo de tempo entre a aplicação da formulação nas
superfícies a colar e início do endurecimento, aplicando-se apenas às formulações para
colagem);
-Tempo de cura, tempo necessário para que a formulação endureça a uma determinada
temperatura.

Após o endurecimento:
- Resistência mecânica varia com a formulação;
- Aderência dos suportes;
- Retracção durante a presa;
- Rigidez, depende muito da formulação, da natureza das cargas e da sua percentagem.
- Extensão na rotura varia entre 1,5 e 5%;
- Coeficiente de dilatação térmica, é muito superior ao dos materiais cimentícios, sendo
esta a razão de apenas se aplicar em camadas finas e com pouca exposição solar;
- Resistência química, apresentam resistência à água, a ácidos não oxidantes e álcalis;
- Resistência à temperatura, é maior nas resinas epoxídicas;
__________________________________________________________________________________________________________
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- Durabilidade, nas resinas epoxídicas é maior tanto na presença de água como na
fadiga.
Aplicação:
As argamassas de resinas epoxídicas são usadas como argamassas de reparação em:

Reparação de pequenas espessuras (menor que 3mm);

Estruturas em que seja necessária uma cura rápida;

Zonas angulosas;

Selagem de ancoragens;

Execução e reparação de juntas de estradas.
Argamassas de ligantes inorgânicos:

Argamassa de cimento Portland – apresentam baixo custo, diminuição da adesão
e fissuração;

Argamassa projectada – usada em grandes superfícies com espessuras de 5 a 20
cm;

Argamassas modificadas com polímeros – latex, dispersões aquosas de
borrachas de estireno e butadieno, polímeros acrílicos, etc.
Propriedades:

Incompatibilidade dimensional – causa frequente das deficiências das
reparações. A rotura dá-se por expansão exagerada devido aos agentes expansivos
adicionados, dilatações térmicas seguidas de arrefecimento ou retracção excessiva;

Resistência mecânica – nas reparações estruturas a resistência mecânica tem de
ser igual ou superior à do suporte;

Aderência – Esta aderência entre o material de reparação e o material base deve
ser igual ou superior à resistência de tracção directa do material base;

Compatibilidade química – é essencial entre os materiais de reparação e o
suporte;
__________________________________________________________________________________________________________
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
Compatibilidade electroquímica – é necessário avaliar o comportamento
electroquímico do betão de base e do material de reparação;

Durabilidade – deve ser boa e é um dos requisitos exigidos ao material de
reparação, sendo influenciada pela porosidade, permeabilidade à água e aos gases e
absorção capilar;
Aplicações:
O campo de aplicação deste tipo de argamassas vai desde o tratamento das superfícies,
até à reconstituição de elementos estruturais degradados.
O processo de fabrico das argamassas em pó inicia-se com a recepção e controlo de
qualidade das matérias-primas.
Ensaios:
Ensaios laboratoriais, como por exemplo teste de arranque (figura30), resistências
mecânicas (figura31), determinação do módulo de elasticidade por ultra-sons (figura
32), Pull-off (figura 33), etc.
Fig. 30 Resistências mecânicas (Correia,2004)
Fig. 31 Molde para provetes (Correia,2004)
__________________________________________________________________________________________________________
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Fig. 32Cálculo do módulo de elasticidade por ultra-sons (Correia,2004)
Fig. 33 Pull-off (Correia,2004)
Preparação da superfície:
1.Reparar a área a ser reparada;
2.Remover o betão deteriorado;
3.Preparar as fronteiras da reparação;
4.Limpar a superfície exposta do betão.
Equipamento para tratamento: O equipamento para tratamento destaque o martelo
pneumático (figura 34), disco de serra (figura 35), Hidrodemolição (figura 36) e
escarificadora (figura 37).
__________________________________________________________________________________________________________
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Fig. 34Martelo pneumático (Correia,2004)
Fig. 35 Disco de serra (Correia,2004)
Fig. 36 Hidrodemolição (Correia,2004)
__________________________________________________________________________________________________________
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Fig. 37 Escarificadora (Correia,2004)
Tratamento:
A reparação (figura 38) pode ser feita com recurso a uma barra suplementar na zona
afectada.
Fig. 38 Tratamento (Correia,2004)
Protecção:
A protecção pode ser feita através de:

Pinturas primárias;

Revestimento;

Protecção catódica de ânodo sacrificado;

Protecção catódica por corrente impressionada;

Cobertura alcalina por slurry (dispersões poliméricas).
Colocação:
1.Ligação do material de reparação ao suporte (figura 39).
__________________________________________________________________________________________________________
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Fig. 39 Mecanismo de ligação (Correia,2004)
2.Técnicas de colocação
Alisar a superfície da argamassa com talocha
Fig. 40 Alisar a superfície da argamassa com
talocha (Correia,2004)
Antes de colocar a argamassa deve saturar-se o betão com água. Posteriormente a água
é retirada com um jacto de ar.
O material aplicado deve ser fortemente comprimido para permitir uma boa aderência.
Após a colocação deve-se curar o betão de modo a evitar fissuração.
__________________________________________________________________________________________________________
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Injecção:
Esta técnica (figura 41) é indicada para reparar zonas fissuradas.
Fig. 41 Injecção (Correia,2004)
Cicatrização:
É um método apenas indicado para fissuras passivas e com profundidades inferiores a
0,2 mm.
Baseia-se na carbonatação do óxido e hidróxido de cálcio do cimento que reagem com o
anidrido carbónico.
Impermeabilização capilar:
Consiste na aplicação de micro-argamassas pré-doseadas que impermeabilizam a
superfície.
Agrafagem:
Consiste na introdução de elementos metálicos que ficam traccionados com a expansão
das fendas vivas.
Colocação por via seca:
A colocação por via seca (figura 42) Consiste no uso de argamassas projectadas contra a
superfície.
__________________________________________________________________________________________________________
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Fig. 42 Colocação por via seca (Correia,2004)
Aplicação manual:
É usada para misturas de cimento, agregados finos e água.
Argamassa de reparação Sika Mono Top-618:
A argamassa de reparação Sika Mono Top-618 é uma argamassa de reparação
monocomponente à base de cimento com resinas sintéticas, sílica de fumo e reforçada
com fibras, para grandes espessuras.
Segundo a norma EN 1504-3 esta argamassa cumpre os requisitos da classe R3.
Requisitos de identificação:
A tabela 7 apresenta os requisitos de identificação em que o produtor deve proceder à
selecção dos ensaios iniciais de identificação que podem ser usados para confirmar a
composição do produto em qualquer altura.
__________________________________________________________________________________________________________
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Tabela 7 Requisitos de identificação (Norma EN 1504-3)
Requisitos de desempenho:
Relativamente aos requisitos de desempenho (Tabela 8), devem ser realizados ensaios
de desempenho iniciais sobre a argamassa de reparação de acordo com a tabela.
Aplicações especiais:
A tabela 9 apresenta uma lista de métodos de ensaio que podem ser usados para
aplicações especiais. Estes ensaios podem ser requeridos para projectos específicos (por
exemplo exposição à água do mar, condições extremas como altas ou baixas
temperaturas, altas concentrações de sais).
Libertação de substâncias perigosas:
A argamassa de reparação não deve libertar substâncias perigosas para a segurança,
saúde e ambiente.
__________________________________________________________________________________________________________
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Tabela 8 Requisitos de desempenho (Norma EN 1504-3)
__________________________________________________________________________________________________________
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Tabela 9 Métodos de ensaios para aplicações especiais (Norma EN 1504-3)
Reacção ao fogo:
O produtor deve declarar a classificação de reacção ao fogo da argamassa de reparação.
A argamassa de reparação com teor de matéria orgânica homogeneamente distribuída
igual ou menor a 1% em massa ou volume devem ser classificados da Classe A1 sem
mais ensaios.
A argamassa de reparação com teor de matéria orgânica homogeneamente distribuída
superior a 1% em massa ou volume devem ser classificados de acordo com a EN 135011 e deve ser declarada a classe de reacção ao fogo correspondente.
Utilização:
A argamassa de reparação Sika Mono Top-618 é utilizada para:

Reparação do betão;

Regularização de superfícies de betão;

Reparação de estruturas de betão armado ou pré-esforçado, deterioradas devido a
corrosão ou outras causas;
__________________________________________________________________________________________________________
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
Trabalhos de reabilitação. Reparação de betão em delaminação e degradado em
edifícios, pontes, infraestruturas e obras de arte;

Trabalhos de reforço estrutural de betão. Aumenta a capacidade de carga da
estrutura de betão por adição de argamassa.
Características:

Pronto aplicar, basta adicionar água e amassar;

Aplicação fácil;

Elevadas resistências mecânicas;

Excelente aderência à maior parte dos materiais de construção;

Projecção mecânica por via húmida;

Permite espessuras até 8cm por camada;

Não é corrosivo nem tóxico;

Classificação ao fogo A1;

Classe R3 da norma EN 1504-3.
Dados do produto:

Cor: Cinza;

Aspecto: pó;

Fornecimento: Sacos de 25 Kg;

Armazenamento e conservação: O produto conserva-se durante 6 meses a partir
da data de fabrico, na embalagem original não encetada. Armazenar em local seco e ao
abrigo do gelo.
Dados técnicos:

Base química: Argamassa de cimento, areias, resinas sintéticas, sílica de fumo e
fibras de poliamida;

Massa volúmica: Argamassa fresca: aprox. 2,0 kg/dm3 (a+20ºC);

Granulometria: 0-8mm;

Espessura da camada: Mínima:2,5 cm. Máxima: 8cm.
__________________________________________________________________________________________________________
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Propriedades físicas/ Mecânicas (tabela 10):

Resistência à compressão aos 28 dias: Apro. 56,6 N/mm2

Resistência à flexotracção aos 28 dias: 8-9 N/mm2

Requisitos segundo a norma EN 1504-3 Classe R3:
Tabela 10 Propriedades físico-mecânicas (Norma EN 1504-3)
Informações sobre o sistema:

Estrutura do sistema: A argamassa Sika MonoTop-618 faz parte da gama de
argamassas da Sika em conformidade com a norma EN 1504, inserido no sistema:
- Sika MonoTop 910: agente de aderência e primário anticorrosivo;
- Sika MonoTop 618: argamassa de reparação para grandes espessuras – aplicação
manual e por projecção;
- Sika MonoTop 620: barramento de regularização e selagem de poros.
__________________________________________________________________________________________________________
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Pormenores de aplicação:

Consumo/dosagem: Para 1 litro de argamassa fresca:
- Água: 231g;
- Sika MonoTop 618: 1835g.

Qualidade base: A superfície do betão deve apresentar-se limpa de poeiras,
partículas soltas, contaminações e restos de eventuais películas que dificultem a
aderência ou a penetração dos materiais de reparação. Nas armaduras, a ferrugem,
lascas, argamassas, betão, poeiras e outras partículas soltas devem ser integralmente
removidos. O aço deve ser decapado ao grau Sa 2 ½.

Preparação da base: O betão fraco deve ser removido através de métodos
mecânicos adequados. Devem ser removidos todos os ferros de amarração, pregos e
outros elementos metálicos visíveis.
A delaminação do betão é feita por um corte com disco rotativo, num
ângulo de 90º-135º relativamente à superfície.
Deve garantir-se a eliminação do betão à volta da armadura numa profundidade
suficiente de modo a permitir a colocação e compactação adequada do material de
reparação.
A superfície da armadura deve ser preparada através de decapagem com jacto abrasivo
ou decapagem com jacto de água de alta pressão (até 60 MPa).
Se as armaduras já estiveram em contacto com cloretos ou outros materiais que
provocam corrosão, deverão ser lavadas com jacto de água (pressão até 18 MPa).
Geralmente não é necessário colocar um primário de aderência desde que a base seja
rugosa e bem preparada.
__________________________________________________________________________________________________________
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55
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
Temperatura base: Mínima +5ºC e Máxima +30ºC;

Temperatura ambiente: Mínima +5ºC e Máxima +30ºC;

Relação da mistura: 2,75 litros de água por saco de 25 Kg;

Mistura: pode ser misturado manualmente ou usando um misturador eléctrico de
baixa rotação. É necessário garantir uma mistura homogénea. Deve colocar-se
a
mistura num recipiente e ir adicionando o pó lentamente enquanto se mistura, misturar
de forma cuidada durante pelo menos 3 minutos;

Aplicação: Esta argamassa pode ser aplicada manualmente, através de
procedimentos manuais ou mecânicos. O acabamento pode fazer-se com uma esponja
humedecida, talocha de madeira a partir do momento em que se tenha iniciado a presa
da argamassa;

Limpeza de ferramentas: Deve limpar-se todas as ferramentas com água logo
após a utilização;

Tempo de vida útil da mistura: 30-40 minutos (a+20ºC);

Importante:
- Não aplicar sob luz solar directa e/ou com vento forte;
- Não adicionar mais água que a dosagem recomendada;
- Aplicar apenas sobre bases sãs e correctamente preparadas;
- Não adicionar água durante o acabamento, pois causa descoloração e fissuração;
- Proteger o material fresco do gelo.

Cura: Proteger a argamassa fresca da desidratação prematura;

Medidas de segurança: Usar luvas e óculos de protecção e consultar a ficha de
dados de segurança do produto e o rótulo.
Norma para betões e argamassas de reparação:
A norma usada para argamassas de reparação é a EN 1504 (figura 43).
O conteúdo da norma abrange:

A avaliação das condições em que se encontra a estrutura;

Identificação das causas de deterioração;

Decisão sobre os objectivos da protecção e reparação;

Selecção dos métodos;
__________________________________________________________________________________________________________
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56
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
Definição das propriedades dos materiais;
Fig. 43 Relação entre partes da norma EN 1504 (Norma EN 1504)
A prevenção e estabilização da deterioração no betão (tabela 11) engloba a protecção
ambiental, o controle da humidade e a reparação do betão.
Tabela 11 Prevenção e estabilização da deterioração (Norma EN 1504-9)
Prevenção e estabilização da deterioração do betão
Prevenção superficial
Controle da humidade
Reparação do betão
Reforço estrutural
Resistência física
Resistência química
Preservar a passividade
Aumentar a resistividade
Controle catódico
Protecção catódica
Controle das áreas anódicas
As metodologias para a reparação do reforço encontram-se na figura 45.
__________________________________________________________________________________________________________
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Fig. 44 Metodologias para reparação do reforço (Norma EN 1504-9)
Os requisitos para reparações estruturais e não estruturais encontram-se na figura 46.
Fig. 45 Requisitos para reparações estruturais e não estruturais (Norma EN 1504-9)
__________________________________________________________________________________________________________
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Aplicação do manual de argamassas:
As propriedades dos requisitos estruturais e não estruturais da aplicação manual
encontram-se nas tabelas 12, 13, 14,15 16.
Tabela 12 Propriedades dos requisitos estruturais e não estruturais (Norma EN 1504)
Tabela 13 Propriedades dos requisitos estruturais e não estruturais (Norma EN 1504) (continuação)
__________________________________________________________________________________________________________
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Tabela 14 Propriedades dos requisitos estruturais e não estruturais (Norma EN 1504) (continuação)
Tabela 15 Propriedades dos requisitos estruturais e não estruturais (Norma EN 1504) (continuação)
Aplicação por projecção de betão e argamassa:
Os requisitos estruturais e não estruturais da projecção do betão e argamassa encontramse nas tabelas 17, 18, 19 e 20.
__________________________________________________________________________________________________________
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60
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Tabela 16 Requisitos estruturais e não estruturais do betão projectado e da argamassa (Norma EN 1504)
Tabela 17 Requisitos estruturais e não estruturais do betão projectado e da argamassa (Norma EN 1504)
(continuação)
Tabela 18 Requisitos estruturais e não estruturais do betão projectado e da argamassa (Norma EN 1504)
(continuação)
__________________________________________________________________________________________________________
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Tabela 19 Requisitos estruturais e não estruturais do betão projectado e da argamassa (Norma EN 1504)
(continuação)
Tabela 20 Requisitos estruturais e não estruturais do betão projectado e da argamassa (Norma EN 1504)
(continuação)
7.1.2 REFORÇO ESTRUTURAL COM LAMINADOS DE CARBONO
Os laminados de carbono são materiais de alta resistência colados com resinas
estruturais de epóxi destinados ao reforço estrutural.
Vantagens:

Os laminados de carbono apresentam um bom desempenho. A sua gama variada
de dimensões permite a optimização de cada projecto;

Apresentam uma elevada resistência, suportam temperaturas elevadas e podem
ser preparados em fábrica, sendo prontos aplicar;

Estes laminados podem ser pré-esforçados e pode escolher-se o seu módulo de
elasticidade;

Têm um peso muito reduzido;

Podem ser aplicados com qualquer comprimento;

Fácil aplicação;
__________________________________________________________________________________________________________
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
Apresentam uma resistência à tracção muito elevada (superior a 2,8 N/mm2);

Ausência de corrosão;

Excelente comportamento à fadiga.
Limitações:

Funcionam apenas numa direcção;

Só funcionam à tracção;

Não resistem aos raios ultravioleta;

Não apresentam reserva plástica de deformação.
Requisitos estruturais:

Carga estática;

Carga dinâmica;

Ponte de fissuras;

Fluência;

Durabilidade.
Requisitos ambientais:

Temperatura;

Humidade;

Gelo;

Gelo/Degelo;

Corrosão;

Radiação ultravioleta.
Aplicações:
Podem ser aplicados em todo o tipo de estruturas e em todo o tipo de reforço.
Topo o tipo de estruturas tais como:

Edifícios;

Pontes;

Túneis;

Tanques;
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
Marinas;

Indústrias;

Energia;

Obras hidráulicas;

Silos-auto.
Todo o tipo de reforços tais como:

À flexão;

Ao corte;

Ao impacto;

À explosão;

Sísmico;

Confinamento;

Deflexão;

Fadiga.
Processo de aplicação dos laminados de carbono:
1.Saber qual a resistência do substrato através do ensaio pull-off. Para poder aplicar-se
os laminados de carbono a resistência tem de ser pelos menos de 1,5 N/mm2;
2.Deve proceder-se ao desengorduramento do laminado com soluto de limpeza colma;
3.Aplicação da cola epóxi no betão;
4.Aplicação da cola epóxi no laminado de carbono;
5.Manuseamento do laminado;
6.Posicionamento e colocação do laminado.
7.1.3BETÃO PROJECTADO
O Betão projectado é um tipo de betão que é transportado e projectado a alta velocidade
sobre uma superfície onde é compactado.
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É importante saber os processos de produção e as suas propriedades.
As propriedades do betão são dependentes do processo de projecção usado.
Processos de projecção:
Existem três tipos de processos de projecção: o via seca, via semi-húmida e o via
húmida.
No processo de projecção por via seca, o betão é levado à máquina de projecção seco
em que uma mistura de cimento e agregados é conduzida por ar comprimido através de
um mangote até ao bico de projecção onde se adiciona a água.
O processo de projecção por via semi-húmida é um caso particular da via seca pois o
equipamento usado é exactamente o mesmo apenas muda o local de entrada de água na
mistura. O local de entrada de água é no bico e alguns metros antes do bico no mangote
através de um anel pré-humidificador.
No processo de projecção por via húmida, o betão chega à bomba com a água necessária
misturada. O ar comprimido é usado para acelerar a projecção no bico.
Equipamentos de projecção:
Máquina de projecção:
Esta máquina de projecção via seca é usada nas obras de túneis, em obras de
recuperação estrutural e de revestimento. A mistura seca é lançada na cuba de
alimentação e através de um agitador a mistura é mantida em movimento.
Posteriormente por gravidade a mistura vai da cuba de alimentação para as câmaras do
rotor.
No rotor a mistura gira 180º chegando ao lado oposto da entrada que é impulsionada por
uma corrente de ar comprimido e que depois desce para o interior da tubulação.
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Posteriormente, a água é adicionada através de um outro jacto de ar comprimido que
leva a mistura pelo mangote até ao bico de projecção.
Sistema de alimentação:
A alimentação da máquina de projecção da mistura por via seca depende do
equipamento disponível e do lay-out da obra.
Deve garantir-se o sistema de alimentação contínuo de modo a prevenir interrupções de
trabalhos na obra.
A utilização de alimentadoras contínuas garante o fluxo constante da mistura seca e
maior produtividade.
Dosadores de aditivo:
É constituído por um reservatório e por um dispositivo de lançamento do aditivo na
esteira ou na rosa-sem-fim.
O equipamento dosadores de aditivos tem grande importancia na produção de betão de
boa uniformidade.
Propriedades do betão projectado:

Reflexão;

Controlo da poeira e da névoa;

Homogeneidade.

Aderência.
Constituintes do betão projectado:

Adjuvantes: Existem adjuvantes para a composição base e adjuvantes para a
projecção do betão. Os adjuvantes usados na composição modificam as propriedades do
__________________________________________________________________________________________________________
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betão no seu estado fresco ou endurecido e são adicionados ao betão durante
amassadura em quantidades igual ou inferior a 5% em massa da dosagem do cimento.
Os adjuvantes podem ser para a projecção aceleradores de presa do betão projectado
(destinados a desenvolver a presa e o endurecimento precoce do betão) ou acelerados de
presa não alcalino para betão projectado (acelera a presa do betão em que o teor de
álcalis é inferior a 1% da massa do adjuvante).

Adições: É um material finamente dividido utilizado no betão com o objectivo de
melhorar as propriedades.

Cimento: é um material inorgânico finamente moído, que é misturado com a água
fazendo a presa do betão por meio de reacções e processos de hidratação.

Agregado: Material granular que é usado na construção.

Fibras: Existem fibras de aço (provenientes do fio de aço extraído a quente) e
poliméricas (podem ser elementos direitos ou deformados do material extrudido).

Produto: A composição base do betão projectado é uma mistura de cimento e
agregados, pode também conter adições, adjuvantes, fibras e água.
A composição pode ser por via seca ou por via húmida. A composição por via seca pode
ser preparada em fábrica ou no local. Quando preparada em fábrica, deve ter um teor
mínimo de humidade não superior a 0,5% da massa a utilizar.
Se for preparada no local deve ter um teor mínimo de humidade não superior a 6% da
massa a utilizar.
O betão pode ser reforçado com fibras que melhoram algumas propriedades. Pode ser
projectado fresco (antes de fazer a presa), pode ser projectado através da agulheta não
aderindo à superfície de aplicação (ressalto). Existe ainda o betão que não contém
adjuvantes para a projecção.
Requisitos relativos ao betão projectado
Constituintes:
Os constituintes não podem conter substâncias prejudiciais que limitem a durabilidade
do betão ou que possam causar corrosão das armaduras.
Segundo a norma NP EN 14487-1 os requisitos dos constituintes apresentam-se na
tabela 21.
__________________________________________________________________________________________________________
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Tabela 21 Requisitos dos constituintes do betão projectado (NP EN 14487-1)
Composição:
As proporções da composição base devem ser escolhidas de modo a satisfazerem os
critérios do betão fresco e endurecido tais como os relativos à consistência, densidade,
resistência, durabilidade, protecção das peças em aço contra a corrosão tendo em conta
as técnicas actuais e a quantidade de ressalto e poeiras resultantes dos trabalhos de
projecção.
Os requisitos da composição do betão projectado dependem da vida útil prevista para a
estrutura em betão projectado.
A obtenção da vida útil depende:

Da projecção e da cura do betão;

Do recobrimento apropriado das armaduras;

Do betão projectado ser utilizado no ambiente para cujos valores limite
particulares foi dimensionado;

Da manutenção prevista sem reparações importantes.
Os requisitos para betão projectado endurecido, as especificações de betão projectado, o
controlo de produção e as considerações acerca da consistência encontram-se em anexo
1.
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Betão projectado fresco (tabela 22):
Tabela 22 Requisitos e métodos de ensaio do betão fresco (NP EN 14487-1)
7.1.4BETÃO PROJECTADO COM ADIÇÃO DE MICROSSÍLICA
A microssílica tem vindo a ser empregada desde os anos 70 do século xx
proporcionando ao betão projectado muitas propriedades tais como a coesão, resistência
mecânica, permeabilidade, resistência química e durabilidade.
A projecção do betão contra uma superfície a alta velocidade promove a reflexão das
partículas.
A adição de microssílica leva a uma redução da reflexão uma vez que aumenta a coesão
e a aderência ao betão. Reduzindo a reflexão, reduz-se os desperdícios do material e
aumenta-se o material retido na superfície, tendo benefícios a nível financeiro.
Segundo estudos realizados por MORGAN em 1986, no betão projectado por via seca
não se consegue obter espessuras superiores de 50 mm a 75mm sem que ocorra a rotura
do betão. No entanto, ao adicionar microssílica conseguimos obter espessuras até 400
mm, aumentando desta forma a produtividade.
A microssílica aumenta a resistência à erosão/abrasão segundo estudos realizados
(BERRA et al, 1986).
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Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil
Segundo estudos realizados no Brasil o betão projectado possui uma resistência à
compressão menor que o betão normal. Contudo, adicionando microssílica e
superplastificante ao betão a resistência à compressão aumenta.
As características e propriedades do betão interferem na durabilidade da estrutura.
Adicionando ao betão microssílica, este irá desempenhar melhor a sua função frente aos
agentes agressivos. Além disso a adição de microssílica diminui a permeabilidade.
7.2 CARACTERIZAÇÃO DOS OBJECTIVOS DE INVESTIGAÇÃO
A vida útil do reservatório é superior a 35 anos.
A figura 50 apresenta o estado de conservação do betão nos pilares do reservatório de
abastecimento de água. Verificamos que na parte superior dos pilares já não existe
betão. O betão está em bom estado de conservação apenas na parte inferior dos pilares,
ou seja os pilares em betão submersos encontram-se em bom estado de conservação, ao
contrário do que acontece com o betão dos pilares não submerso. Em média cerca de 1/5
da altura dos pilares acima do nível da água necessita de um tratamento inibidor da
corrosão.
Fig. 46 Estado de conservação do betão nos pilares do reservatório de abastecimento de água
Metade das lajes e vigas não submersas o betão está em bom estado de conservação
(figura 51).
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No entanto há vigas não submersas em que já não há betão e a armadura já se encontra à
vista. A armadura encontra-se num estado razoável (figuras 52 e 53), no entanto já
necessitam de ser reabilitadas.
Fig. 47 Estado de conservação das vigas e lajes não submersas
Fig. 48 Estado de conservação da viga não submersa
Fig. 49 Estado de conservação da laje não submersa
__________________________________________________________________________________________________________
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Existe também algumas lajes não submersas em que já não há betão e a armadura está à
vista mas num estado razoável de conservação (figura 54), apesar da armadura não estar
muito degradada já é necessário reabilitar estas lajes.
Fig. 50 Laje não submersa
Em certas zonas o betão submerso encontra-se fissurado (figura 55), devido ao
assentamento da ligação pilar laje.
Fig. 51 Betão submerso fissurado
A figura 56 apresenta partes do reservatório submerso em que já não há qualquer
revestimento na parte da soleira (cerca de 10%).
__________________________________________________________________________________________________________
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Fig. 52 Betão submerso sem qualquer revestimento
7.3 ELEMENTOS GEOMÉTRICOS DA ESTRUTURA DE BETÃO ARMADO
A figura 57 mostra um corte do reservatório de abastecimento de água.
Os elementos geométricos do reservatório de abastecimento de água encontram-se nas
tabelas 23, 24 e 25.
__________________________________________________________________________________________________________
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Fig. 53 Corte do reservatório de abastecimento de água
Tabela 23 Elementos geométricos (parede interior e pilares)
Diâmetro
Montariol
Reservatório
H.
Un
(m)
altura(m)
útil(m)
1
30,05
6
5,5
Célula
Parede
2
interior
1
Pilares
32
perimetro
comp.(m)
altura(m)
1,8
3,4
(m)
vol.útil
3884,85
1,2
Tabela 24 Elementos geométricos (soleiras, paredes, tectos e pilares)
Montariol
Célula 2
Área(m2)
Soleiras
708,86
Paredes
566,14
Tectos
708,86
Pilares
230,4
__________________________________________________________________________________________________________
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Tabela 25 Elementos geométricos (altura do tecto, altura da viga e secção)
Montariol
Célula 2
h. tecto(m)
6
h.viga(m)
5,745
secção
pilares(m2)
0,33*0,32
7.4 CARACTERIZAÇÃO DAS ANOMALIAS IDENTIFICADAS E DESCRIÇÃO
DE FENÓMENOS PATOLÓGICOS ASSOCIADOS
Inicialmente é necessário saber o tempo de vida útil recomendada para o reservatório,
dado que a sua função é de extrema importância no abastecimento de água da Cidade e
recorrendo ao Eurocódigo 0, contactei que o tempo de vida útil da estrutura de betão
armado é de 100 anos (Tabela 26).
Tabela 26 Valor indicativo do tempo de vida útil de projecto (Eurocódigo 0,1990)
Recorrendo à especificação LNEC E464 e sabendo que o reservatório de abastecimento
de água está sujeito a cloretos não provenientes da água do mar, conclui-se que a classe
de exposição a que está sujeito é a XD3 (Tabela 27).
Para esta classe de exposição e sabendo que o tempo de vida útil é de 100 anos
facilmente sabemos o recobrimento necessário para esta estrutura e a classe de
resistência (Tabela 28).
__________________________________________________________________________________________________________
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O recobrimento das carotes foi efectuado contabilizando a armadura mais próxima da
superfície.
O recobrimento da carote 1 encontra-se apresentado na figura 58.
Tabela 27 Corrosão induzida por cloretos não provenientes da água do mar (LNEC E464, 2007)
Corrosão induzida por cloretos não provenientes da água do mar
Descrição
do
Classe
ambiente
Moderad
XD1
amente
húmido
Exemplos informativos
Betão armado em partes de pontes afastadas da acção directa dos sais
descongelantes, mas expostos a cloretos transportados pelo ar.
Húmido,
XD2
raramente
Betão armado completamente imerso em água contendo cloretos,
seco
piscinas.
Betão armado directamente afectado pelos sais descongelantes ou pelos
XD3
Ciclicam
salpicos de água contendo cloretos.
ente
Betão armado em que uma das superfícies está imersa em água contendo
húmido e
cloretos e a outra exposta ao ar.
seco
Lajes de parques de estacionamento de automóveis e outros pavimentos
expostos a sais contendo cloretos.
Tabela 28 Vida útil de 100 anos (LNEC E464, 2007)
Vida útil de 100 anos
Tipo cimento
CEM I
Classe de exposição
XD3
Mínimo recobrimento nominal (mm)
65
Máxima razão água/cimento
0,4
Mínima dosagem de cimento, C (kg/m^3)
380
Mínima classe de resistência
C50/60
__________________________________________________________________________________________________________
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Fig. 54 Recobrimento da carote 1 (25 mm)
O recobrimento da carote 2 encontra-se apresentado na figura 59.
Fig. 55 Recobrimento da carote 2 (62 mm)
O recobrimento do carote 3 encontra-se apresentado na figura 60.
__________________________________________________________________________________________________________
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Fig. 56 Recobrimento da carote 3 (10 mm)
O recobrimento da carote 4 encontra-se apresentado na figura 61.
Fig. 57 Recobrimento da carote 4 (12 mm)
A vida útil do reservatório foi de 35 anos e a média dos recobrimentos é de 27,5 mm.
Verificamos que a estrutura de betão armado manteve-se durável menos de metade do
tempo de vida útil previsto.
Uma das causas da corrosão das armaduras observadas é a insuficiência de
recobrimento.
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Segundo o Eurocódigo 2 conseguimos saber a classe de resistência do betão presente
nos carotes. Para isso, é necessário saber em primeiro lugar a resistência do betão.
O ensaio de pull-off foi realizado na Universidade do Minho para avaliar a resistência
superficial do betão ou recorrendo à carotagem para medir a aderência de elementos
separados.
O procedimento foi o seguinte:
1.Preparação das carotes
1.1 Regularização da superfície
Inicialmente foi efectuada uma regularização na carote 1 uma vez que a sua superfície
era irregular (figura 62).
Fig. 58 Regularização da superfície da carote 1.
A figura 63 mostra o carote 1 com a superfície regular.
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Fig. 59 Carote 1 com superfície regular.
Foi feito o mesmo procedimento para a carote 3 (figura 64).
Fig. 60 Regularização da superfície na carote 3.
A figura 65 mostra o carote 3 com a superfície regular.
Fig. 61 Carote 3 com superfície regular.
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1.2Eliminação da tinta presente na superfície das carotes
Ao regularizar a superfície das carotes 1 e 3 a tinta foi retirada. A figura 66 mostra a
eliminação da tinta na carote 2.
Fig. 62 Eliminação da tinta na carote 2.
A figura 67 mostra a carote 2 sem tinta.
Fig. 63 Carote 2 sem tinta.
Para retirar a tinta da carote 4 foi necessário recorrer à máquina de regularização de
superfície (figura 68) usada para as carotes 1 e 3 uma vez que o carote 4 tinha muita
tinta, tal como verificamos na figura seguinte.
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Fig. 64 Eliminação da tinta da carote 4.
. A figura 69 apresenta o carote 4 sem tinta.
Fig. 65 Carote 4 sem tinta
1.3Realização da carotagem nos provetes
Antes de começar a realizar os furos foi necessário fixar a máquina de modo a que esta
ficasse segura. Posteriormente foi realizado os furos em cada carote como podemos
verificar na figura 70.
A máquina para efectuar a carotagem é a carotadora que é um equipamento
electromecânico utilizado para os cortes circulares do betão através de um coroa
(ferramenta diamantada de corte), neste caso com um diâmetro de 5 cm que é utilizada
para a execução de cortes.
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Fig. 66 Carotagem
A figura 71 apresenta os furos em cada carote.
Fig. 67 Resultados da carotagem
Após a realização dos furos foi necessário secar as carotes (figura 72).
Fig. 68 Secagem das carotes
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1.4Aplicação da cola
A cola usada foi a epóxida sikadur 32N (figura 69). A cola epóxida é uma cola com dois
componentes (adesivo + endurecedor), baseada em resina epoxídica de endurecimento
acelerado. Esta cola é usada para fixar as peças metálicas do ensaio.
Fig. 69 Cola epóxida sikadur 32N
Antes da colocação da peça metálica de 5cm de diâmetro foi necessário escová-los e
limpá-los com álcool para retirar a cola que possivelmente existia.
Por último colocaram-se as peças metálicas coladas com a cola epóxida a cada carote
(figura 70).
Fig. 70 Carotes já com a peça metálica colocada, preparados para o pull-off
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2.Realização do ensaio
O aparelho usado para a realização do pull-off é o que se encontra na figura 71.
Fig. 71 Aparelho usado para a realização do pull-off
Inicialmente a carote ensaiado foi o 1 (figura 76).
Fig. 72 Ensaio da carote 1.
Neste aparelho de ensaio de pull-off existe um indicador de escala que é uma “agulha”
que se situa no centro da escala graduada em kN, que fornece a força de rotura do
material ensaiado.
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A força resultante do ensaio foi de 1,5 kN. Na figura 73 podemos verificar o resultado
do ensaio.
Fig. 73 Resultados do ensaio da carote 1.
Para esta carote a resistência do betão foi de 0,79 N/mm2.
O diâmetro do elemento de separação (peça metália) é de 50mm e a força obtida no
ensaio foi de 1,5 kN.
1,5 kN = 1500 N
R=25mm
A=π*r2=π*252=1963,49540849mm2
(9)
Tensão=F/A=1500N/1963,49540849mm2=0,79N/mm2
(10)
A figura 78 apresenta o ensaio na carote 2.
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Fig. 74 Ensaio do pull-off na carote 2.
A força resultante do ensaio foi de 4,7 kN.
Resultados do pull-off na carote 2 (figura 79):
Fig. 75 Resultados do pull-off na carote 2
A resistência desta carote foi de:
T=4700N/1963,49540849mm2=2,39N/mm2
(11)
Para as restantes carotes o procedimento de ensaio foi o mesmo. Resultados carote 4
(figura 80):
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Fig. 76 Resultado do pull-off na carote 4
A força resultante do ensaio foi de 3 kN, sendo a sua resistência de 1,53/mm2
O resultado do pull-off na carote 3 encontra-se na figura 81:
Fig. 77 Resultados do pull-off na carote 3
A força resultante desta carote foi de 2,4 kN, sendo a sua resistência de 1,22N/mm2.
Verificamos que em todos os carotes houve rompimento pelo betão.
Efectuando a média das resistências das quatro carotes, obtemos uma resistência de 1,48
N/mm2.
Sabendo a resistência, recorremos ao Quadro 3.1 do EC0 e retiramos a classe de
resistência (Tabela 29).
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Tabela 29 Classe de resistência do betão presente no reservatório (Eurocódigo 2,1990)
A classe de resistência do betão é inferior a C12/16, logo uma das causas da corrosão
das armaduras foi também uma classe de resistência insuficiente porque a classe que
devia estar no betão do reservatório era a C50/60.
Desta forma, conclui-se que as anomalias e as suas causas são as apresentadas na Tabela
30.
Tabela 30 Anomalias e as suas causas
Anomalia
Localização
Causa
Corrosão das armaduras
Pilares, lajes e vigas, zonas
Falta de recobrimento, tipo de
não submersas
betão e tipo de ambiente
Lajes e vigas, zonas não
Corrosão
Destacamento do betão
submersas
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7.5 ENSAIOS
Os ensaios realizados foram feitos tendo em conta que a melhor técnica de reabilitação
seria a técnica com argamassa de reparação e laminados de carbono. Pois comparando a
argamassa de reparação com o betão projectado sabemos que o betão projectado é mais
caro e mais difícil de aplicar em obra.
7. 5.1PULL-OFF COM ARGAMASSA DE REPARAÇÃO
Preparação das carotes:
1º Retirou-se a tinta ainda presente nas carotes;
2ºColocou-se 3 cm de argamassa de reparação com ajuda da cartolina (figura 78 e 79) e
deixou-se secar durante 28 dias;
Fig. 78 Colocação de cartolina nas carotes
Fig. 79 Colocação de argamassa
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3ª Procedeu-se à carotagem (figura 80) e colou-se as peças metálicas à argamassa
(figura 81) para posteriormente se efectuar o pull-off. Esperou-se 24 horas para que a
cola secasse. A cola usada foi uma cola epóxi (figura 82).
Fig. 80 Carotagem
Fig. 81 Colocação das peças metálicas
Fig. 82 Cola epóxi com resinas sintéticas
4ºRealizou-se o pull-off.
Resultados:
As carotes 1 e 3 (figura 83) romperam pelo betão antigo e as carotes 2 e 4 (figura 84)
romperam pelo betão antigo-argamassa. Estes resultados mostram a elevada resistência
da argamassa de reparação. A cola usada também se pode concluir que é boa pois não
houve descolamento do betão nem da argamassa de reparação.
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Fig. 83 Rompimento das carotes 1 e 3.
Fig. 84 Rompimento das carotes 2 e 4.
Tensão carote 1=
=0.92N/mm2
(12)
Tensão carote 2=
=1.02N/mm2
(13)
Tensão carote 3=
=1.27N/mm2
(14)
Tensão carote 4=
=3.03N/mm2
(15)
Média = 1.6 N /mm2
7.5.2 PULL-OFF COM LAMINADOS DE CARBONO
Preparação das carotes:
1ºcolocou-se argamassa de reparação e deixou-se secar durante 28 dias;
2ºPreparou-se os laminados de carbono. Foi necessário lixar os carotes e limpá-loas
com acetona;
3ºColou-se os laminados de carbono à argamassa (figura 85). Deixou-se secar 15 dias;
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Fig. 85 Colagem do laminado de carbono à argamassa de reparação
4º Carotagem (figura 86) e colagem das peças metálicas ao laminado (figura 87) para
posteriormente se fazer o pull-off. Após a carotagem foi necessário secar um pouco o
carote numa estufa (figura 88). Esperou-se 24 horas pela secagem da cola;
Fig. 86 Carotagem
Fig. 87 Colagem da peça metálica ao laminado de carbono
Fig. 88 Secagem dos carotes numa estufa
5ºPull-off.
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Resultados:
Tensão carote 3=
=2.04N/mm2
(16)
Tensão carote 4=
=1.53N/mm2
(17)
Apenas se fez este ensaio em dois carotes uma vez que não tivemos possibilidade de
retirar mais carotes do reservatório de abastecimento de água.
Média das tensões: 1,8 N/mm2
Ambas as carotes romperam pela argamassa de reparação (figura 93). Não houve
descolamento dos laminados nem rotura.
Fig. 89 Resultado do pull-off
Assim, podemos concluir que a argamassa de reparação tem uma boa resistência, uma
boa aderência à cola e ao betão. Os laminados de carbono também apresentam uma boa
resistência. A cola usada é boa uma vez que não houve descolamento quer do laminado
quer do betão.
7.6 FORMULAÇÃO DE OPÇÕES
Neste caso de estudo temos duas opções, ou restituímos a cobertura e reabilitamos a
estrutura ou reabilitamos todo o reservatório. Para sabermos qual a melhor opção (a
opção mais sustentável) é necessário quantificar os custos. Para quantificar os custos é
necessário saber em primeiro lugar qual a técnica de reabilitação mais sustentável e
posteriormente quantificar os custos de demolição da cobertura e construir uma
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cobertura nova no caso de se optar por restituir a cobertura e reabilitar a estrutura ou no
caso de reabilitar todo o reservatório é necessário fazer o custo de toda a reabilitação.
Comparando ambos os custos verificamos qual a solução mais económica e portanto
mais viável.
7.7 QUANTIFICAÇÃO DOS TRABALHOS E ESTIMATIVA DE ORÇAMENTAÇÃO
7.7.1 REABILITAÇÃO DE TODO O RESERVATÓRIO
Relativamente à quantificação dos trabalhos, é necessário reabilitar 50% das lajes e
vigas uma vez que apenas metade das lajes e vigas necessitam de ser reabilitadas. A
restante metade encontra-se em bom estado de conservação. Através da planta do
reservatório (figura 90) conseguimos ver quantas lajes, vigas e pilares há no
reservatório.
Fig. 90 Planta do reservatório de abastecimento de água em estudo
Relativamente aos pilares também é necessário reabilitar metade dos pilares, pois a
restante metade encontra-se em bom estado de conservação. Por último, dado que 10%
da soleira não possui revestimento, iremos reabilitar 10% da soleira.
O programa usado para obter o orçamento foi o cype (programa fornecido pela
topinformática).
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1ª Hipótese: Reabilitar com argamassa de reparação e laminados de carbono
Foram reabilitados 16 pilares e apenas foi reabilitado 1/5 da sua altura com uma tinta
inibidora da corrosão (a sua ficha técnica encontra-se em anexo 2).
Em relação à soleira, 10% da soleira foi enchida com argamassa de reparação.
Foram reabilitadas 6 vigas e 13 lajes com argamassa de reparação e laminados de
carbono, colados com cola com resinas epóxi.
O custo desta reabilitação é de 19.653,32 euros.
Todas as considerações tomadas no programa cype encontram-se em anexo 3.
2ª Hipótese: Reabilitar com betão projectado e laminados de carbono
Foram reabilitados 16 pilares e apenas foi reabilitado 1/5 da sua altura com uma tinta
inibidora da corrosão (a sua ficha técnica encontra-se em anexo).
Em relação à soleira, 10% da soleira foi enchida com betão projectado.
Foram reabilitadas 6 vigas e 13 lajes betão projectado e laminados de carbono, colados
com cola com resinas epóxi.
O custo desta reabilitação é de 47.122,09 euros.
Todas as considerações tomadas no programa cype encontra-se em anexo 4.
7.7.2 DEMOLIÇÃO DA COBERTURA E REABILITAÇÃO DA ESTRUTURA
Como a solução de reabilitação com argamassa de reparação é mais sustentável do
ponto de vista económico iremos optar por reabilitar com ela.
Deste modo irá ser reabilitado 10% da soleira com argamassa de reparação. O custo
desta reabilitação é de 125,47 euros.
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O custo de demolição da cobertura (lajes, vigas e 1/5 dos pilares) é de 93.540,74 e o
custo da construção de uma nova estrutura é de cerca de 5.000,00 euros.
Todas as considerações tomadas no programa cype encontra-se em anexo 5.
Em anexo 6 apresenta-se graficamente a discrepância de preços das várias hipóteses.
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8. CONCLUSÕES
A técnica mais económica e portanto mais sustentável é a técnica de argamassa de
reparação com laminados de carbono. Fica mais sustentável reabilitar todo o
reservatório em vez de reabilitar e estrutura e restituir a cobertura.
A temperatura existente no reservatório de abastecimento de água é cerca de20ºC, logo
como a cola com resinas epóxi não resiste a temperatura superiores a 80ºC pode
concluir-se que esta irá apresentar um bom comportamento e uma durabilidade elevada,
pois as resinas epóxi são impermeáveis, sendo susceptíveis de humidades ascendentes.
Além disso, a cola epóxi apresenta uma elevada resistência mecânica e química e adere
muito bem ao betão.
A argamassa de reparação (constituída com resinas epóxi) apresenta elevada resistência
mecânica, excelente aderência ao betão, permite grandes espessuras, não é corrosiva e
além disso resiste a temperaturas até 80ºC o que é óptimo porque a temperatura do
reservatório é de aproximadamente 20ºC. Todas estas características mostram a
durabilidade da argamassa por um período de tempo elevado. As resinas epóxi quando
expostas aos raios ultravioleta amarelam e calcinam, como dentro do reservatório a
radiação ultravioleta não é visível, não irá haver este problema.
Os laminados de carbono não apresentam um bom funcionamento na presença de
radiação ultravioleta mas como no interior do reservatório a radiação não penetra, os
laminados terão um bom desempenho. Além disso não oxidam, são leves, fáceis de
aplicar e possuem entre outras vantagens elevado comportamento à fadiga. Apresentam
um bom comportamento a qualquer temperatura, à humidade, ao gelo, gelo/degelo,
carga dinâmica, carga estática, fissuras, etc.
Assim, podemos concluir que esta técnica de reabilitação apresentará uma durabilidade
elevada no reservatório de abastecimento de água.
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10. ANEXOS
Anexo 1
Requisitos, especificações, consistência e controlo de produção de betão projectado
Requisitos e métodos de ensaio:
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Especificação para betão projectado:
Requisitos para especificação do betão projectado de comportamento especificado
Requisitos básicos
Consistência;
Classe de resistência à compressão;
Classe de exposição;
Classe de teor de cloretos;
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Categoria de inspecção;
Máxima dimensão nominal dos agregados;
Resistência residual à flexão (no acaso de betão projectado reforçado com fibras);
Capacidade de absorção de energia (no acaso de betão projectado reforçado com fibras).
Requisitos adicionais
A Dosagem de cimento;
Requisitos especiais relativos às propriedades do betão;
Razão água/cimento máxima relacionada com as classes de exposição;
Desenvolvimento da resistência na idade jovem;
Resistência à penetração da água;
Aderência do suporte;
Resistência ao gelo-degelo;
Módulo de elasticidade;
Resistência máxima à flexão (no caso de betão projectado com fibras);
Resistência última à flexão (no caso de betão projectado com fibras).
Requisitos para a especificação de betão projectado de composição prescrita
Requisitos básicos
Tipo e a classe de cimento;
Dosagem de cimento;
Consistência para composições húmidas;
Razão água/cimento;
Tipo de agregados e limitações relativamente à granulometria;
Tipo e a quantidade de adjuvantes;
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Tipo e a quantidade de adições;
Origem de todos os constituintes do betão;
Categoria de inspecção;
Características das fibras (no caso de betão projectado com fibras);
Requisitos adicionais
Requisitos suplementares relativos ao agregado;
Requisitos especiais relativos à temperatura da composição base.
Avaliação da conformidade
Categorias de inspecção:
Categoria de inspecção1;
Categoria de inspecção2;
Categoria de inspecção3.
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Ensaios anteriores à construção:
Controlo de produção:
Controlo dos constituintes;
Controlo da composição base;
Controlo das propriedades do betão projectado.
Controlo dos constituintes
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Controlo da composição base
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Controlo das propriedades do betão projectado
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Aplicações do betão projectado:
Ausência de cofragem;
Aplicação em camadas finas;
Resistência na idade jovem;
Métodos de construção especiais.
Consistência do betão:
Segundo a norma NP EN14487-1 a consistência do betão é analisado segundo a norma NP EN
206-1 de 2005 e segundo esta noma, não é permitido qualquer adição de água ou de
adjuvante na entrega do betão. Apenas pode ser adicionado água ou adjuvantes sob a
responsabilidade do produtor de modo a obter a consistência pretendida. No entanto os
limites permitidos pela especificação não podem ser excedidos e a adição de adjuvantes tem
de estar incluída na formação do betão.
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Anexo 2
Ficha técnica da tinta inibidora da corrosão
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Anexo 3
Considerações tomadas no programa CYPE para a reabilitação com argamassa de
reparação e laminados de carbono
1ºDefinir entre outros parâmetros a localização, a implantação, o tipo de estrutura, a
geometria da planta e o mercado. De seguida é apresentada uma exemplificação da
interface utilizada na definição dos parâmetros referidos:
Como é um reservatório de abastecimento de água o seu acesso é limitado.
Relativamente ao armazenamento de entulho considera-se que é reduzido e a distância a
aterros ou ao operador é de 50Km. Como o reservatório tem uma altura elevada, o
transporte de materiais é feito manualmente. O grau de intervenção é parcial. Irá
reabilitar-se apenas 50% da estrutura. O reservatório apresenta-se já com armadura
__________________________________________________________________________________________________________
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descoberta o que mostra a sua limitação de funcionamento e portanto a sua conservação
deficiente.
A dificuldade de execução é moderada, sendo mais complicado a reabilitação nas lajes e
vigas dada a altura do reservatório, no entanto a dificuldade de reabilitação dos pilares e
da soleira é mínima. Por isso considera-se uma dificuldade moderada.
A argamassa de reparação é vendida ao kg e o preço é 1,6 euros/kg (valor estimado).
É necessário colocar argamassa de reparação em 10% da soleira, 6 vigas e 13 lajes. As
vigas e lajes apresentam armadura à vista e o betão já destacou tal como na soleira.
Sabendo as áreas de cada elemento da estrutura facilmente se calcula os orçamentos.
Obtenção das áreas:
As áreas da soleira, vigas, lajes e pilares são respectivamente 708.86 m2, 17.9697 m2,
18.49 m2 e 0.342 m2.
A área da soleira já era dada no projecto. Mas as áreas de laje, vigas e pilares foi
necessário calcular. A área de laje foi feita multiplicando o comprimento da viga:
A laje= 4,3*4,3=18.46 m2
Relativamente aos pilares como apenas é necessário reabilitar 1/5 da sua altura,
multiplicou-se
1/5
pela
altura
do
pilar
vezes
a
largura
do
pilar:
Apilar=1/5*5,7*0,3=0,342 m2
Quanto às vigas:
Aviga=hviga*comprimento viga= 4.179*4.3=17.9697 m2
Cola epóxi com resinas:
15,12 euros/kg é o preço da cola.
Colocou-se cola nas vigas e lajes.
Laminados de carbono:
O preço é 25,69 €/m.
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Considerou-se a colocação de laminados nas vias e lajes.
Tinta inibidora da corrosão:
A tinta apenas foi colocada num 1/5 da altura dos pilares pois era nesse local que era
visível o óxido de ferro. Como a altura dos pilares é 5,7 m e a largura é 0,3, a área será
0,342m2
O preço da tinta é 7,64 €/kg.
Anexo 4
Considerações tomadas no programa CYPE para a reabilitação com betão projectado
e laminados de carbono
O preço do betão projectado é 35.94 euros/m2. O procedimento é exactamente o mesmo do
da argamassa de reparação, a única diferença é que se utilizou um gerador de preços em vez
de se criar um novo recurso.
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O resultado deste orçamento foi:
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Anexo 5
Considerações tomadas no programa CYPE para a demolição da cobertura e
reabilitação da estrutura
Os passos para a demolição da cobertura foram os seguintes:
1º Definição das caracteristicas da obra.
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2ºLocalização da obra
3º Gestão de arquivo
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4º Formulação de opções
Procedeu-se à demolição da laje com meios manuais (42,46 euros) pois com meios mecânicos
o custo era superior (66.05 euros).
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A demolição de 1/5 do pilar e das vigas foi feita com meios manuais, pelo mesmo motivo da
laje:
5ºQuantidades e preços
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Resultado do orçamento:
Os passos para a construção de uma nova estrutura foi:
1ºDefinição da acessibilidade, topografia e mercado
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2ºGeometria da construção
3ºFundação
4ºCobertura
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O custo obtido foi de 7.000,00euros, retirando 4/5 da altura de 32 pilares, temos
aproximadamente um custo de 5.000,00 euros.
Relativamente à restituição da estrutura, apenas se restitui 10% da soleira:
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Anexo 6
Discrepância de preços das várias opções tomadas
Reabilitação
Laminados de carbono e argamassa de reparação
Betão projectado e laminados de carbono
Demolição
Demolição da cobertura e restituição da estrutura
Custo (euros)
19.653,32
47.122,09
Custo (euros)
100.000,00
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