( PDF ) Avaliação do desempenho de concretos com adições minerais quanto à corrosão das armaduras induzida por cloretos

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS

ESCOLA DE ENGENHARIA CIVIL

CURSO DE MESTRADO EM ENGENHARIA CIVIL

ANDRIELLI MORAIS DE OLIVEIRA

AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE CONCRETOS

COM ADIÇÕES MINERAIS QUANTO À CORROSÃO

DAS ARMADURAS INDUZIDA POR CLORETOS

Goiânia

2007

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS

ESCOLA DE ENGENHARIA CIVIL

CURSO DE MESTRADO EM ENGENHARIA CIVIL

ANDRIELLI MORAIS DE OLIVEIRA

AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE CONCRETOS

COM ADIÇÕES MINERAIS QUANTO À CORROSÃO

DAS ARMADURAS INDUZIDA POR CLORETOS

Dissertação apresentada ao curso de Mestrado em

Engenharia Civil da Universidade Federal de Goiás para

obtenção do título de Mestre em Engenharia Civil.

Área de Concentração:

Estruturas e Materiais

Orientador:

Prof. Dr. Oswaldo Cascudo

Goiânia

2007

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Dados Internacionais de Catalogação-na-Publicação (CIP)

(GPT/BC/UFG)

Oliveira, Andrielli Morais de.

O48a Avaliação do desempenho de concretos com adições minerais

quanto à corrosão nas armaduras induzida por cloretos [manuscrito] /

Andrielli Morais de Oliveira – 2007.

xix,255 f. : il., color., figs., tabs.

Dissertação (Mestrado) – Universidade Federal de Goiás.

Escola de Engenharia Civil, 2007.

Orientador: Prof. Dr. Oswaldo Cascudo.

Bibliografia: f. 245-255.

Inclui listas de figuras e de tabelas.

Anexos.

1. Concreto - Adição mineral – Avaliação 2. Corrosão de

armaduras I. Cascudo, Oswaldo II. Universidade Federal de

Goiás. Escola de Engenharia Civil III. Título.

CDU: 693.54/.56

A minha mãe, ao meu irmão, ao Victor e ao

meu querido tio Orlando (in memorian).

Agradecimentos

Ao meu Orientador Oswaldo Cascudo pelo incentivo, apoio, dedicação e

contribuições ao longo da pesquisa. E também pela compreensão e atenção no conduzir do

trabalho, muito obrigada.

A Helena Carasek, mulher a quem eu muito admiro, obrigada por todo carinho e

amizade.

Ao Centro Tecnológico de Engenharia Civil de Furnas Centrais Elétricas S.A, a

quem eu gostaria de agradecer nas pessoas dos Engenheiros Sr. Rubens Bittencourt, Moacir

A. de Souza Andrade, Alexandre de Castro, Ricardo Ferreira, Anne Neiry Lopes, Eduardo

Gambale, Maurice Antoniere e tantos outros, pela viabilização do trabalho experimental.

Aos funcionários do DCT.T e em especial Zito, Gilberto, Flávia, Ademir, Brito, Wiliam,

Marley, Josian, Edson, Pedro e tantos outros que contribuíram com dedicação e

profissionalismo para realização deste estudo.

À CAPES pelo indispensável apoio financeiro.

À ANEEL pelo financiamento da pesquisa.

A minha mãezinha e ao meu estimado irmão por toda paciência e

generosidade... Obrigada por tudo! A meu pai!

Ao Victor Alexandre que com carinho, paciência e compreensão esteve ao meu

lado. Aos meus estimados familiares tia Marta, madrinhas Maria e Valdete, tia Dete, tia

Wanda, João Paulo, Fernando, Tatiane e Lúcia. A Marilda, Jeremias e Diego que sempre me

incentivaram e me confortaram.

As amigas Janaína Araújo, Eliane Betânia, Aline Luccas e Rosana Brandão.

A Deus, por tudo!

Andrielli Morais de Oliveira

iii

Sumário

Lista de figuras

Lista de tabelas

Resumo

Abstract

CAPÍTULO 1- INTRODUÇÃO

1.1 JUSTIFICATIVA E IMPORTÂNCIA DO TEMA 2

1.2 OBJETIVOS 5

1.3 ESTRUTURA DO TRABALHO 6

CAPÍTULO 2 - CORROSÃO DAS ARMADURAS NO CONCRETO

2.1 ASPECTOS FUNDAMENTAIS DA CORROSÃO ELETROQUÍMICA 9

2.1.1 Aspectos Termodinâmicos das Reações Eletroquímicas 9

2.1.1.1 Espontaneidade das Reações 10

2.1.1.2 Conceito de Eletrodo e Formação da Dupla Camada Elétrica 13

2.1.1.4 Equilíbrio e Equação de Nernst 16

2.1.2.1 Polarização de Eletrodo 19

2.2 CORROSÃO DAS ARMADURAS NO CONCRETO 30

2.2.1 Estado de Passivação do Aço 31

2.2.1.1 Considerações Sobre o pH e a Solução dos Poros do Concreto 31

2.2.1.2 Passivação do Aço 31

2.2.2 Início da Corrosão ou Estágio de Despassivação 33

2.2.2.1 Iniciação da Corrosão ou Efeito de Despassivação das Armaduras

por Ação de Íons Cloreto 34

2.2.3 Propagação da Corrosão e Implicações à Estrutura de Concreto 38

2.3 EFEITO DAS ADIÇÕES MINEIRAIS NA CORROSÃO DAS ARMADURAS NO

CONCRETO 41

2.3.1 Sílica Ativa 42

2.3.2 Cinza Volante 46

2.3.3 Metacaulim 48

CAPÍTULO 3 – CONSIDERAÇÕES SOBRE TÉCNICAS ELETROQUÍMICAS PARA

AVALIAÇÃO DA CORROSÃO

3.1 ANÁLISES VISUAIS 51

3.2 RESISTIVIDADE ELÉTRICA DO CONCRETO 52

3.3 TÉCNICAS ELETROQUÍMICAS 58

3.3.1 Potenciais de Corrosão 59

3.3.2 Resistência de Polarização 62

3.3.3 Espectroscopia de Impedância Eletroquímica (EIS) 74

CAPÍTULO 4 – PROGRAMA EXPERIMENTAL: MATERIAIS E MÉTODOS

4.1 VARIÁVEIS DO EXPERIMENTO 82

4.1.1 Tipo/Teor de Adição Mineral 82

4.1.2 Composição do Concreto pela Variação da Relação

Água/Aglomerante 83

4.1.3 Classe de Resistência 83

4.2 APRESENTAÇÃO GERAL DO EXPERIMENTO 84

4.3 MATERIAIS 85

4.3.1 Cimento 85

4.3.2 Adições minerais 87

4.3.3 Agregados 90

4.3.4 Aditivos Químicos 92

4.4 CONCRETOS ESTUDADOS 93

4.4.1 Caracterização do Concreto Fresco 97

4.4.2 Caracterização do Concreto Endurecido 100

4.5 CORPOS-DE-PROVA 103

4.5.1 Preparação das Barras de Aço 105

4.5.2 Preparação das Fôrmas 106

4.6 MOLDAGEM, ADENSAMENTO, CURA E ARMAZENAGEM DOS CORPOS-DE-

PROVA 111

4.7 MÉTODOS DE INDUÇÃO, DESENVOLVIMENTO E MONITORAMENTO DA

CORROSÃO DAS ARMADURAS SOB A AÇÃO DE CLORETOS 113

4.7.1 Inspeções Visuais 117

4.7.2 Resistividade Elétrica Superficial Aparente do Concreto 117

4.8 TÉCNICAS ELETROQUÍMICAS 118

4.8.1 Potencial de Corrosão Eletroquímico 122

4.8.2 Resistência de Polarização 123

4.8.3 Espectrometria de Impedância Eletroquímica 125

4.9 ANÁLISE ESTATÍSTICA DOS DADOS 126

CAPÍTULO 5 – APRESENTAÇÃO E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS

5 APRESENTAÇÃO E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS 128

5.1 RESISTIVIDADE ELÉTRICA DO CONCRETO 129

5.1.1 Influência da Relação Água/Aglomerante 130

5.1.2 Influência do Tipo de Adição Mineral 136

5.1.3 Influência da Classe de Resistência 138

5.1.4 Análise Estatística dos Valores de Resistividade Elétrica 140

5.1.4.1 Análise Estatística Global 140

5.1.4.2 Análise Estatística dos Teores de Metacaulim 146

5.1.5 Valores Médios e Análise Final dos Valores de Resistividade Elétrica 151

5.2 AVALIAÇÃO DA CORROSÃO DA ARMADURA 153

5.2.1 Resultados Relacionados à Termodinâmica do Processo Eletroquímico 153

5.2.2.1 Monitoramento do Potencial de Corrosão com o Tempo de

Ataque 153

5.2.2 Resultados Relacionados à Cinética do Processo Eletroquímico 174

5.2.2.1 Resistência de Polarização e Taxa de Corrosão Eletroquímica 175

5.2.2.2 Impedância Eletroquímica 193

5.2.3 Análise Visual das Barras de Aço e dos Concretos ao Final do

Experimento 209

5.3 ANÁLISE GLOBAL DOS RESULTADOS 213

5.3.1 Relação a/ag 214

5.3.2 Adição Mineral 215

6 CONCLUSÕES 219

6.1 SUGESTÕES PARA FUTURAS PESQUISAS 221

Anexo A

Anexo B

Anexo C

LISTA DE REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 266

Lista de Figuras

Figura 2.1 – Representação simplificada do sentido de espontaneidade das reações

(PANOSSIAN, 1993). 10

Figura 2.2 – Estrutura da dupla camada elétrica (WEST, 1987 apud WOLYNEC, 2003).14

Figura 2.3 – Polarização anódica e catódica de um eletrodo (WOLYNEC, 2003). 20

Figura 2.4 – Diagrama de Evans. 22

Figura 2.5 – Potencial em função da corrente, elucidando o controle anódico da corrosão

(ROSENBERG et al., 1989 apud CASCUDO, 2000). 23

Figura 2.6 – Potencial em função da corrente, elucidando o controle catódico da corrosão

(ROSENBERG et al., 1989 apud CASCUDO, 2000). 24

Figura 2.7 - Diagrama de Pourbaix de equilíbrio termodinâmico. Potencial x pH para o

sistema Fe-H2O a 25°C, delimitando os domínios de corrosão, passivação e imunidade

(CASCUDO, 1997). 32

Figura 2.8 - Pilha eletroquímica de corrosão no concreto armado (CASCUDO, 1997). 40

Figura 3.1 - (a) Aparelhagem para medição da resistividade do concreto e (b) execução do

ensaio de resistividade superficial do concreto (CASTRO, 2003). 53

Figura 3.2 - Configuração básica para aplicação da técnica de potencias de corrosão

(CASCUDO, 2005). 61

Figura 3.3 - Ensaio de potencial de corrosão: (a) equipamentos utilizados no ensaio e (b)

realização do ensaio (FERREIRA, 2003). 61

Figura 3.4 - Arranjo utilizado por Montemor et al.,(2003). 69

Figura 3.5 - Típico diagrama de Nyquist (POUPARD et al., 2004). 76

Figura 3.6 - Circuito equivalente com Rs = resistência do eletrólito, Rp= resistência a

transferência de carga, CPE = elemento de fase constante e ZD= difusão de Wasburg (FELIU

et al, 1998 apud MONTEMOR et al., 2003). 78

Figura 4.1 – Fluxograma das variáveis do programa experimental. 85

Figura 4.2 – Difratograma do cimento Portland CP II-F 32. 87

Figura 4.4 – Difratograma da sílica ativa. 89

Figura 4.3 – Difratograma da cinza volante. 89

Figura 4.5 – Difratograma do metacaulim. 90

Figura 4.6 - Ensaios realizados no concreto fresco: (a) abatimento do tronco de cone, (b)

massa específica e (c) teor de ar. 97

Figura 4.7 – Ensaios no concreto endurecido: (a) ensaio de resistência à compressão e (b)

ensaio de absorção de água por capilaridade. 100

Figura 4.8 – Detalhamento do corpo-de-prova: (a) armaduras e (b) vista lateral. 104

Figura 4.9 – Detalhamento do corpo-de-prova: (a) vista em planta e (b) aspecto final do

corpo-de-prova após a desmoldagem. 104

vii

Figura 4.10 – (a) Limpeza química das barras de aço e (b) aspecto final das barras após a

limpeza química. 105

Figura 4.11 – (a) Acabamento em pedra de esmeril da extremidade das barras de aço e (b)

limpeza da superfície metálica ao longo da barra de aço por meio de escova de aço acoplada

em aparelho rotacional. 106

Figura 4.12 – Barra de aço antes e após a limpeza mecânica com escova de aço, tendo-se

óxidos visíveis. 106

Figura 4.13 – Identificação das barras de aço por meio de fita isolante enumerada. 107

Figura 4.14 – (a) Extremidades da barra envolvidas com fita isolante (b) Detalhe “vão central”

da barra (5 cm) exposto à ação corrosiva. 107

Figura 4.15 – Detalhamento das fôrmas: (a) placa de base perfurada e (b) aspecto final da

fôrma. 109

Figura 4.16 – Detalhamento das fôrmas: (a) montagem da fôrma com a armadura e (b) corpo-

de-prova após concretagem. 109

Figura 4.17 – (a) Fôrma dos corpos-de-prova destinados a estudos de corrosão: (a) vista em

planta e (b) vista em perspectiva. 109

Figura 4.18 – Fôrma de madeira com as barras posicionadas, pronta para receber o concreto.

110

Figura 4.19 - Colocação do concreto nas fôrmas e adensamento; (a) vibração dos corpos-de-

prova cilíndricos com vibrador de imersão e (b) vibração dos corpos-de-prova cúbicos por

meio de mesa vibratória. 112

Figura 4.20 – Corpos-de-prova em local de armazenamento após período de cura úmida. 113

Figura 4.21 – Fase de imersão em solução agressiva contendo cloretos com concentração de

5% de NaCl. 114

Figura 4.22 – (a) Aparelho utilizado para medição da resistividade do concreto e (b) execução

do ensaio de resistividade superficial do concreto. 117

4.23 – Potenciostato utilizado tipo Voltalab 40 PGZ 301 versão 1.6. 118

Figura 4.24 – Interface do software Voltamaster 4, versão 6.02. 119

Figura 4.25 – “Célula dummy” ou “rcb 200” do potenciostato Voltalab 40 PGZ 301, versão

1.6. 119

Figura 4.26 – Gaiola de Faraday utilizada durante as medidas eletroquímicas. 120

Figura 4.27 – (a) Célula de corrosão ligada ao potenciostato e ao computador. 121

Figura 4.28 – (a) Configuração para medição dos parâmetros eletroquímicos (b) detalhe da

célula eletroquímica. 121

Figura 4.29 – Curva de voltametria cíclica obtida pelo software Voltamaster 4 versão 6.02.

124

Figura 4.30 – Curva de voltametria cíclica obtida pelo software Voltamaster 4, versão 6.02 e

determinação do valor de Rp por meio da 2º equação de Stern. 125

Figura 4.31 – Diagrama de Nyquist da técnica de impedância eletroquímica, obtida por meio

do software Voltamaster 4, versão 6.02. 126

viii

Figura 5.1 - Resistividade elétrica superficial aparente variando com o tempo de ataque

(número de ciclos) para os concretos de referência (sem adições) com relação

água/aglomerante igual a 0,40 ou 0,55, de acordo com os critérios da CEB 19 2 (1989 apud

Cascudo, 1997). 131

Figura 5.2 - Resistividade elétrica superficial aparente variando com o tempo de ataque

(ciclos) para concretos com adição de sílica ativa com relação água/aglomerante igual a 0,40

ou 0,55, de acordo com os critérios da CEB 192 (1989 apud Cascudo, 1997). 131

Figura 5.3 - Resistividade elétrica superficial aparente variando com o tempo de ataque

(ciclos) para concretos com adição de cinza volante ativa com relação água/aglomerante igual

a 0,40 ou 0,55, de acordo com os critérios da CEB 192 (1989 apud Cascudo, 1997). 132

Figura 5.4 - Resistividade elétrica superficial aparente variando com o tempo de ataque

(ciclos) para concretos com adição de metacaulim no teor de 10% em substituição ao cimento

Portland (em massa) com relação água/aglomerante igual a 0,40 ou 0,55, de acordo com os

critérios da CEB 192 (1989 apud Cascudo, 1997). 132

Figura 5.5 - Resistividade elétrica superficial aparente variando com o tempo de ataque

(ciclos) para concretos com adição de metacaulim no teor de 20% em substituição ao cimento

Portland (em massa) com relação água/aglomerante igual a 0,40 ou 0,55, de acordo com os

critérios da CEB 192 (1989 apud Cascudo, 1997). 133

Figura 5.6 - Resistividade elétrica superficial aparente variando com o tempo de ataque

(ciclos) para concretos com adição de metacaulim no teor de 30% em substituição ao cimento

Portland (em massa) com relação água/aglomerante igual a 0,40 ou 0,55, de acordo com os

critérios da CEB 192 (1989 apud Cascudo, 1997). 133

Figura 5.7 - Resistividade elétrica superficial aparente variando com o tempo de ataque

(ciclos) para concretos com relação água/aglomerante igual a 0,40 ou 0,55, de acordo com os

critérios da CEB 192 (1989 apud Cascudo, 1997). 135

Figura 5.8 – Resistividade elétrica superficial aparente variando com o tempo de ataque

(ciclos de imersão) para os concretos de relação água/aglomerante 0,40, considerando os seis

tipos de concreto, de acordo com os critérios da CEB 192 (1989 apud Cascudo, 1997).136

Figura 5.9 – Resistividade elétrica superficial aparente variando com o tempo de ataque

(ciclos de imersão) para os concretos de relação água/aglomerante 0,55, considerando os seis

tipos de concreto, de acordo com os critérios da CEB 192 (1989 apud Cascudo, 1997).137

Figura 5.10 - Resistividade elétrica superficial aparente variando com o tempo de ataque

(ciclos) para concretos com classe de resistência C40, inclusive concreto de referência; de

acordo com os critérios da CEB 192 (1989 apud Cascudo, 1997). 139

Figura 5.11 - Resistividade elétrica superficial aparente variando com o tempo de ataque

(ciclos) para concretos de diferentes classes de resistência, considerando apenas concretos

com adições minerais; de acordo com os critérios da CEB 192 (1989 apud Cascudo, 1997).

140

Figura 5.12 – Ordem decrescente de médias e disposição dos grupos definidos pela

comparação múltipla de médias, por meio do teste de Duncan para os valores de resistividade

elétrica. 142

Figura 5.13 – Valores médios globais de resistividade elétrica para todos os concretos com

seus intervalos de confiança de 95% e seus desvios padrões. A linha tracejada vertical define

os grupos que diferem significativamente. 144

Figura 5.14 – Valores médios globais de resistividade elétrica para todos os concretos com

seus intervalos de confiança de 95% e seus desvios padrões. A linha tracejada vertical define

os grupos que diferem significativamente. 145

Figura 5.15 – Ordem decrescente de médias e disposição dos grupos definidos pela

comparação múltipla de médias, por meio do teste de Duncan para os valores de resistividade

elétrica. 147

Figura 5.16 – Valores médios globais de resistividade elétrica para todos os concretos com

seus intervalos de confiança de 95% e seus desvios padrões. A linha tracejada vertical define

os grupos que diferem significativamente. 148

Figura 5.17 – Valores médios globais de resistividade elétrica para todos os concretos com

seus intervalos de confiança de 95% e seus desvios padrões. A linha tracejada vertical define

os grupos que diferem significativamente. 150

Figura 5.18 – Valores médios da resistividade elétrica para cada teor de adição em função da

relação a/ag. 150

Figura 5.19 – Valores médios de resistividade elétrica para os concretos estudados. 151

Figura 5.20 – Potenciais de corrosão variando com o número de ciclos de ataque para os

concretos de referência (sem adições); medidas em relação ao eletrodo de calomelano

saturado (ECS). 155

Figura 5.21 – Potenciais de corrosão variando com o número de ciclos de ataque para os

concretos com adição de sílica ativa; medidas em relação ao eletrodo de calomelano saturado

(ECS). 155

Figura 5.22 – Potenciais de corrosão variando com o número de ciclos de ataque para os

concretos com adição de cinza volante; medidas em relação ao eletrodo de calomelano

saturado (ECS). 156

Figura 5.23 – Potenciais de corrosão variando com o número de ciclos de ataque para os

concretos com adição de 10% de metacaulim; medidas em relação ao eletrodo de calomelano

saturado (ECS). 156

Figura 5.24 – Potenciais de corrosão variando com o número de ciclos de ataque para os

concretos com adição de 20% de metacaulim; medidas em relação ao eletrodo de calomelano

saturado (ECS). 157

Figura 5.25 – Potenciais de corrosão variando com o número de ciclos de ataque para os

concretos com adição de 30% de metacaulim; medidas em relação ao eletrodo de calomelano

saturado (ECS). 157

Figura 5.26 – Potenciais de corrosão (valores médios globais) variando com o número de

ciclos de ataque para os concretos com relação a/ag 0,40 e a/ag 0,55, medidas em relação ao

eletrodo de calomelano saturado (ECS). 159

Figura 5.27 – Potenciais de corrosão variando com o número de ciclos de ataque para

concretos com relação água/aglomerante igual a 0,40; medidas em relação ao eletrodo de

calomelano saturado (ECS). 160

Figura 5.28 – Potenciais de corrosão variando com o número de ciclos de ataque para

concretos com relação água/aglomerante igual a 0,55; medidas em relação ao eletrodo de

calomelano saturado (ECS). 161

Figura 5.29 – Potenciais de corrosão variando com o número de ciclos de ataque para os

concretos com adições e sem adições, considerando valores médios das classes ou grupos de

resistência C20, C25, C30, C35 e C40; medidas em relação ao eletrodo de calomelano

saturado (ECS). 163

Figura 5.30 – Potenciais de corrosão variando com o número de ciclos de ataque para

concretos com adições minerais, considerando valores médios das classes ou grupos de

resistência C20, C25, C30, C35 e C40; medidas em relação ao eletrodo de calomelano

saturado (ECS). 164

Figura 5.31 – Magnitude dos valores médios de potencial de corrosão dos concretos

estudados. 167

Figura 5.32 – Ordem decrescente de médias e disposição dos grupos definidos pela

comparação múltipla de médias, por meio do teste de Duncan para os valores médios de

potencial de corrosão. 170

Figura 5.33 – Estimativa da média global dos valores de potencial de corrosão, com seu erro

padrão e desvio padrão. A linha tracejada vertical indica os grupos que se diferem

significativamente. 171

Figura 5.34 – Valores médios de potencial de corrosão para cada tipo de concreto em função

da relação a/ag. 172

Figura 5.35 – Valores médios globais de potencial de corrosão para todos os concretos com

seus intervalos de confiança de 95% e seus desvios padrões. A linha tracejada vertical define

os grupos que diferem significativamente. 173

Figura 5.36 – Resistência de polarização (Rp) variando com o tempo de ataque (ciclos) para

concretos de referência. 176

Figura 5.37 – Taxa de corrosão eletroquímica variando com o tempo de ataque (ciclos) para

concretos de referência. 176

Figura 5.38 – Resistência de polarização (Rp) variando com o tempo de ataque (ciclos) para

concretos com sílica ativa. 177

Figura 5.39 – Taxa de corrosão eletroquímica variando com o tempo de ataque (ciclos) para

concretos com sílica ativa. 178

Figura 5.40 – Resistência de polarização (Rp) variando com o tempo de ataque (ciclos) para

concretos com cinza volante. 179

Figura 5.41 – Taxa de corrosão eletroquímica variando com o tempo de ataque (ciclos) para

concretos com cinza volante. 179

Figura 5.42 – Resistência de polarização (Rp) variando com o tempo de ataque (ciclos) para

concretos com metacaulim no teor de 10% de substituição. 180

Figura 5.43 – Taxa de corrosão eletroquímica variando com o tempo de ataque (ciclos) para

concretos com metacaulim no teor de 10% de substituição. 181

Figura 5.44 – Resistência de polarização (Rp) variando com o tempo de ataque (ciclos) para

concretos com metacaulim no teor de 20% de substituição. 181

Figura 5.45 – Taxa de corrosão eletroquímica variando com o tempo de ataque (ciclos) para

concretos com metacaulim no teor de 20% de substituição. 182

Figura 5.46 – Resistência de polarização (Rp) variando com o tempo de ataque (ciclos) para

concretos com metacaulim no teor de 30% de substituição. 182

Figura 5.47 – Taxa de corrosão eletroquímica variando com o tempo de ataque (ciclos) para

concretos com metacaulim no teor de 30% de substituição. 183

Figura 5.48 – Resistência de polarização (Rp) variando com o tempo de ataque (ciclos) para

concretos com relação água/aglomerante 0,40. 185

Figura 5.49 – Taxa de corrosão eletroquímica variando com o tempo de ataque (ciclos) para

concretos com relação água/aglomerante 0,40. 185

Figura 5.50 – Resistência de polarização (Rp) variando com o tempo de ataque (ciclos) para

concretos com relação água/aglomerante 0,55. 186

Figura 5.51 – Taxa de corrosão eletroquímica variando com o tempo de ataque (ciclos) para

concretos com relação água/aglomerante 0,55. 187

Figura 5.52 – Resistência de polarização (RP) variando com o tempo de ataque (ciclos) para

concretos com classe de resistência C20, C25, C30, C35 e C40, incluindo os concretos de

referência. 188

Figura 5.53 – Taxa de corrosão eletroquímica variando com o tempo de ataque (ciclos) para

concretos com classe de resistência C20, C25, C30, C35 e C40, incluindo os concretos de

referência. 189

Figura 5.54 – Resistência de polarização (Rp) variando com o tempo de ataque (ciclos) para

concretos com classe de resistência C20, C30, C35 e C40, somente considerando os concretos

com adições (sem referência). 190

Figura 5.55 – Taxa de corrosão eletroquímica variando com o tempo de ataque (ciclos) para

concretos com classe de resistência C20, C30, C35 e C40, incluindo somente concretos com

adições (sem referência). 191

Figura 5.56 – Valores médios expressos graficamente de resistência de polarização para os

concretos. 192

Figura 5.57 – Circuito equivalente proposto para o caso do concreto armado: associação dos

elementos do circuito com as partes do concreto e interface e diagrama de Nyquist

correspondente (JOHN et al., 1983 apud CASCUDO, 2000). 194

Figura 5.58 - Diagramas de Nyquist dos concretos de referência e relação a/ag 0,40 e 0,55,

com as medidas realizadas anteriormente ao início do ataque por cloretos, com freqüências de

100 kHz a 10 mHz. 194

Figura 5.59 - Diagramas de Nyquist dos concretos de referência e relação a/ag 0,40 e 0,55,

com as medidas realizadas após 154 dias do início do ataque por cloretos, com freqüências de

100 kHz a 10 mHz: (a) concretos R4 e R5 (b) imagem ampliada para o concreto R5 (c)

imagem ampliada para o concreto R4. 195

Figura 5.60 - Diagramas de Nyquist dos concretos de referência e relação a/ag 0,40 e 0,55,

com as medidas realizadas após 308 dias do início do ataque por cloretos, com freqüências de

100 kHz a 10 mHz: (a) concretos R4 e R5 (b) imagem ampliada para o concreto R5 (c)

imagem ampliada para o concreto R4. 195

Figura 5.61 - Diagramas de Nyquist dos concretos com adição de sílica ativa e relação a/ag

0,40 e 0,55, com as medidas realizadas anteriormente ao início do ataque por cloretos, com

freqüências de 100 kHz a 10 mHz. 196

Figura 5.62 - Diagramas de Nyquist dos concretos com adição de sílica ativa e relação a/ag

0,40 e 0,55, com as medidas realizadas após 154 dias do início do ataque por cloretos, com

freqüências de 100 kHz a 10 mHz. 196

xii

Figura 5.63 - Diagramas de Nyquist dos concretos com adição de sílica ativa e relação a/ag

0,40 e 0,55, com as medidas realizadas após 308 dias do início do ataque por cloretos, com

freqüências de 100 kHz a 10 mHz. 197

Figura 5.64 - Diagramas de Nyquist dos concretos com adição de cinza volante e relação a/ag

0,40 e 0,55, com as medidas realizadas anteriormente ao início do ataque por cloretos, com

freqüências de 100 kHz a 10 mHz: (a) concretos V5 e V4 (b) imagem ampliada para os

referidos concretos. 197

Figura 5.65 - Diagramas de Nyquist dos concretos com adição de cinza volante e relação a/ag

0,40 e 0,55, com as medidas realizadas após 154 dias do início do ataque por cloretos, com

freqüências de 100 kHz a 10 mHz. 198

Figura 5.66 - Diagramas de Nyquist dos concretos com adição de cinza volante e relação a/ag

0,40 e 0,55, com as medidas realizadas após 308 dias do início do ataque por cloretos, com

freqüências de 100 kHz a 10 mHz. 198

Figura 5.67 - Diagramas de Nyquist dos concretos com adição de metacaulim em substituição

parcial ao cimento Portland em massa no teor de 10% e relação a/ag 0,40 e 0,55, com as

medidas realizadas anteriormente ao início do ataque por cloretos, com freqüências de 100

kHz a 10 mHz: (a) concretos M4_10% e M5_10% (b) imagem ampliada para os referidos

concretos. 199

Figura 5.68 - Diagramas de Nyquist dos concretos com adição de metacaulim em substituição

parcial ao cimento Portland em massa no teor de 10% e relação a/ag 0,40 e 0,55, com as

medidas realizadas após 154 dias do início do ataque por cloretos, com freqüências de 100

kHz a 10 mHz: (a) concretos M4_10% e M5_10% (b) imagem ampliada para os referidos

concretos. 199

Figura 5.69 - Diagramas de Nyquist dos concretos com adição de metacaulim em substituição

parcial ao cimento Portland em massa no teor de 10% e relação a/ag 0,40 e 0,55, com as

medidas realizadas após 308 dias do início do ataque por cloretos, com freqüências de 100

kHz a 10 mHz: (a) concretos M4_10% e M5_10% (b) imagem ampliada para os referidos

concretos. 200

Figura 5.70 - Diagramas de Nyquist dos concretos com adição de metacaulim em substituição

parcial ao cimento Portland em massa no teor de 20% e relação a/ag 0,40 e 0,55, com as

medidas realizadas anteriormente ao início do ataque por cloretos, com freqüências de 100

kHz a 10 mHz. 200

Figura 5.71 - Diagramas de Nyquist dos concretos com adição de metacaulim em substituição

parcial ao cimento Portland em massa no teor de 20% e relação a/ag 0,40 e 0,55, com as

medidas realizadas após 154 dias do início do ataque por cloretos, com freqüências de 100

kHz a 10 mHz. 201

Figura 5.72 - Diagramas de Nyquist dos concretos com adição de metacaulim em substituição

parcial ao cimento Portland em massa no teor de 20% e relação a/ag 0,40 e 0,55, com as

medidas realizadas após 308 dias do início do ataque por cloretos, com freqüências de 100

kHz a 10 mHz. 201

Figura 5.73 - Diagramas de Nyquist dos concretos com adição de metacaulim em substituição

parcial ao cimento Portland em massa no teor de 30% e relação a/ag 0,40 e 0,55, com as

medidas realizadas anteriormente ao início do ataque por cloretos, com freqüências de 100

kHz a 10 mHz. 202

xiii

Figura 5.74 - Diagramas de Nyquist dos concretos com adição de metacaulim em substituição

parcial ao cimento Portland em massa no teor de 30% e relação a/ag 0,40 e 0,55, com as

medidas realizadas após 154 dias do início do ataque por cloretos, com freqüências de 100

kHz a 10 mHz. 202

Figura 5.75 - Diagramas de Nyquist dos concretos com adição de metacaulim em substituição

parcial ao cimento Portland em massa no teor de 30% e relação a/ag 0,40 e 0,55, com as

medidas realizadas após 308 dias do início do ataque por cloretos, com freqüências de 80

kHz a 10 mHz. 203

Figura 5.76 - Diagramas de Nyquist dos concretos com relação a/ag 0,40, com as medidas

realizadas anteriormente ao início do ataque por cloretos, com freqüências de 100 kHz a 10

mHz. 205

Figura 5.77 - Diagramas de Nyquist dos concretos com relação a/ag 0,40, com as medidas

realizadas após 154 dias do início do ataque por cloretos, com freqüências de 100 kHz a 10

mHz. 206

Figura 5.78 - Diagramas de Nyquist dos concretos com relação a/ag 0,40, com as medidas

realizadas após 308 dias do início do ataque por cloretos, com freqüências de 100 kHz a 10

mHz. 206

Figura 5.79 - Diagramas de Nyquist dos concretos com relação a/ag 0,55, com as medidas

realizadas anteriormente ao início do ataque por cloretos, com freqüências de 100 kHz a 10

mHz. 207

Figura 5.80 - Diagramas de Nyquist dos concretos com relação a/ag 0,40, com as medidas

realizadas após 154 dias do início do ataque por cloretos, com freqüências de 100 kHz a 10

mHz. 207

Figura 5.81 - Diagramas de Nyquist dos concretos com relação a/ag 0,40, com as medidas

realizadas após 308 dias do início do ataque por cloretos, com freqüências de 100 kHz a 10

mHz. 208

Figura 5.82 – Aspecto superficial final de uma barra de aço inserida em um concreto de

referência e relação a/ag 0,55, exposta à corrosão por 308 dias de ataque. 209

Figura 5.83 – Aspecto superficial final de uma barra de aço inserida em um concreto de

referência e relação a/ag 0,40, exposta à corrosão por 308 dias de ataque. 209

Figura 5.84 – Concreto R4 próximo à armadura de aço exposta à corrosão por 308 dias. 210

Figura 5.85 – Concreto R5 próximo à armadura de aço exposta à corrosão por 308 dias.211

Figura 5.86 – Aspecto superficial final de uma barra de aço inserida no concreto S5 exposto à

corrosão por 308 dias de ataque. 212

Figura 5.87 – Aspecto superficial final de uma barra de aço inserida no concreto M5_305

exposto à corrosão por 308 dias de ataque. 212

Figura 5.88 – Concreto S5 próximo à armadura de aço exposta à corrosão por 308 dias. 212

xiv

Lista de Tabelas

Tabela 3.1 - Parâmetros de avaliação da resistividade elétrica do concreto - elaborada com

base em Langford; Broomfield (1987 apud BROOMFIELD, 1997) e CEB 192 (1989 apud

CASCUDO, 1997). 56

Tabela 3.2 – Faixas de resistividade do concreto associadas com o estado de corrosão do aço

(BROOMFIELD, 1987). 57

Tabela 3.3 – Critérios propostos pela ASTM C876/91 (ASTM, 2003b) para avaliação

qualitativa da atividade corrosiva. 60

Tabela 3.4 – Resumo de algumas células eletroquímicas encontradas na literatura. 70

Tabela 4.1 – Codificação adotada no programa experimental. 84

Tabela 4.2 – Características químicas, físicas e mecânicas do cimento Portland. 86

Tabela 4.3 – Principais características das adições minerais utilizadas. 88

Tabela 4.4 – Caracterização do agregado graúdo. 91

Tabela 4.5 – Caracterização do agregado miúdo. 91

Tabela 4.6 – Caracterização dos aditivos químicos. 92

Tabela 4.7 – Dosagem dos concretos de relação água/aglomerante 0,40. 95

Tabela 4.8 – Dosagem dos concretos de relação água/aglomerante 0,55. 96

Tabela 4.9 – Caracterização dos concretos de relação água/aglomerante 0,40 no estado fresco.

Tabela 4.10 – Caracterização dos concretos de relação água/aglomerante 0,55 no estado

fresco. 98

Tabela 4.11 – Caracterização dos concretos no estado endurecido. 99

Tabela 4.12 – Resumo das Classes de Resistência. 102

Tabela 4.13 - Correlação entre densidade da corrente de corrosão, taxa de penetração da

corrosão e a classificação. 124

Tabela 5.1 - Parâmetros de avaliação da medida de resistividade elétrica do concreto

(elaborada com base em LANGFORD; BROOMFIELD, 1987 apud BROOMFIELD, 1997;

CEB 192, 1989 apud CASCUDO, 1997). 129

Tabela 5.2 - Resultados da análise de variância (ANOVA) realizada com dados de

resistividade elétrica, para os fatores ou variáveis independentes consideradas no modelo

estatístico. 141

Tabela 5.3 - Resultados da análise de variância (ANOVA) realizada com dados de

resistividade elétrica dos concretos com adição de metacaulim, para os fatores ou variáveis

independentes consideradas no modelo estatístico. 146

Tabela 5.4 - Parâmetros de avaliação dos valores de potencial de corrosão, segundo a ASTM

C 876/1991 (ASTM, 2000). 154

Tabela 5.5 - Tempo de ataque até a despassivação da armadura, caracterizada pelo potencial

de corrosão mais eletronegativo que -276 mV. 166

Tabela 5.6 – Magnitude do potencial de corrosão ao longo dos 44 ciclos de imersão em

solução agressiva contendo cloretos. 167

Tabela 5.7 - Resultados da análise de variância (ANOVA) realizada com dados de potencial

de corrosão, para os fatores ou variáveis independentes consideradas no modelo estatístico.

169

Tabela 5.8 – Critérios de avaliação da velocidade de corrosão, segundo Alonso e Andrade

(1990 apud CASCUDO, 1997). 175

Tabela 5.9 – Valores médios de resistência de polarização durante o tempo de ataque para os

concretos estudados. 192

xvi

Resumo

O presente trabalho tem como objetivo estudar o desempenho de concretos quanto

à ação de íons cloreto, avaliando tanto a interveniência das adições minerais incorporadas ao

concreto quanto da relação água/aglomerante (a/ag), considerando aspectos cinéticos e

termodinâmicos do fenômeno corrosivo.

Para tanto, desenvolveu-se uma pesquisa experimental que contemplou as

seguintes variáveis: a presença de adições minerais em substituição parcial à massa de

cimento (10% de sílica ativa; 25% de cinza volante; 10%, 20% e 30% de metacaulim) e a

relação água/aglomerante (0,40 e 0,55). Foram moldados corpos-de-prova cúbicos, além de

corpos-de-prova cilíndricos para caracterização dos concretos quanto à resistência à

compressão, massa específica, índice de vazios e absorção de água por capilaridade. Após 645

dias de moldagem, os corpos-de-prova cúbicos de concreto foram submetidos ao ataque por

cloretos durante 308 dias, totalizando 44 ciclos semanais de imersão em solução agressiva e

posterior secagem em ambiente de laboratório. Foram monitorados, ao longo deste período, a

resistividade elétrica desses concretos, os potenciais de corrosão, a resistência de polarização

e a impedância eletroquímica. Ao fim do experimento, inspeções visuais à armadura

permitiram observar o seu aspecto superficial após o período de ataque.

Como resultado geral, obteve-se que a incorporação de adições minerais aos

concretos promoveu ganhos significativos em todas as propriedades avaliadas, evidenciando o

efeito benéfico dessas adições em concretos submetidos às condições agressivas, sobretudo

contendo íons cloreto. Nesse sentido, a análise estatística evidenciou que os concretos com

sílica ativa e com metacaulim obtiveram os melhores resultados de resistividade elétrica.

Quanto aos potenciais de corrosão, os concretos de referência (sem adições minerais)

apresentaram desempenho inferior, com a indicação da despassivação das armaduras e a

queda acentuada nos valores de resistência de polarização com o tempo, comprovando a

susceptibilidade desses sistemas à ação de cloretos. Os concretos com adições minerais não

apresentaram despassivação das armaduras, denotando que esses sistemas possuem maior

durabilidade e vida útil em comparação àqueles referentes aos concretos sem adição mineral,

tendo em vista o ataque por cloretos.

OLIVEIRA, A.M. Avaliação do desempenho de concretos contendo adições minerais

quanto à corrosão das armaduras induzida por cloretos. Goiânia, 2007. 280p. Dissertação

(Mestrado) - Curso de Mestrado em Engenharia Civil – Escola de Engenharia Civil,

Universidade Federal de Goiás, 2007. Orientador: Prof. Dr. Oswaldo Cascudo.

Palavras-chave: concreto, adições minerais, sílica ativa, metacaulim, armadura, corrosão,

cloretos, técnicas eletroquímicas.

xvii

Abstract

The present work aims to study the performance of concrete with regard to the action

of chloride ions, evaluating the influence of both mineral additions and water/binder ratio

(w/b), considering kinetic and thermodynamic aspects of the corrosive phenomenon.

A experimental research was carried out considering the following variables: the

presence of mineral additions in partial substitution to the cement weight (10% of silica fume;

25% of fly ash; 10%, 20% and 30% of metakaolin) and the water/binder ratio (0,40 and

0,55). Thus, cubic concrete test specimens were produced, in addition to cylindrical test

specimens for concrete characterization in relation to the compressive strength, specific mass,

void ratio and capillary water absorption. After 645 days of casting, the cubic concrete test

specimens were submitted to the chlorides attack during 308 days, totality 44 weekly cycles

of immersion in chlorides aggressive solution. They were monitored, throughout this period,

by means of techniques, such as: the concrete electric resistivity, the half-cell potential, the

polarization resistance and the electrochemical impedance spectroscopy. At the end of the

experiment, visual inspections of reinforcing steels allowed to observe their superficial

aspects after attack.

As general result, it was gotten that the incorporation of mineral additions to the

concretes promoted significant profits in all the evaluated properties, evidencing the

beneficial effect of these additions in concretes exposed to aggressive conditions, specially in

those in which there are chloride ions. In this direction, the statistical analysis has shown

evidences that concretes with silica fume and metakaolin achieved the best results of

electrical resistivity. In relation to the half-cell potentials, the reference concrete (without

mineral additions) presented the worst performance, with an indication of despassivation in

the reinforcing steels accentuated fall in the values of resistance of polarization with the time,

proving the susceptibility of these systems to the action of chlorides. The concrete with

mineral additions did not present depassivation of the reinforcing steels meaning that these

systems possess great durability and service life in relation to those without mineral additions.

OLIVEIRA, A.M. Performance evaluation of concretes content with mineral additions in

relation to the reinforcing steels corrosion induced by chlorides. Goiânia, 2007. 280 p.

Dissertation (M.Sc.Degree ) – School of Civil Engineering, University Federal of Goiás,

2007. Supervision: Dr. Oswaldo Cascudo.

Keywords: concrete, mineral additions, silica fume, metakaolin, reinforcing steel, corrosion,

chlorides, electrochemical techniques.

Capítulo 1 – Introdução

CAPÍTULO 1

INTRODUÇÃO

O tema da presente pesquisa contextualiza-se na linha de materiais e componentes

de construção civil, especificamente detendo-se na durabilidade do concreto armado,

avaliando o desempenho de concretos no que tange à corrosão de armaduras.

A pesquisa como um todo corresponde à segunda parte de um projeto integrado

que envolveu algumas instituições de ensino e pesquisa, a saber: Universidade Federal de

Goiás, instituição proponente desta pesquisa; Furnas Centrais Elétricas e o Institut National de

Sciences Appliquées – INSA, especificamente o Laboratoire Matériaux et Durabilité des

Constructions (em Toulouse - França). Como resultados da primeira etapa dessa pesquisa

foram produzidas quatro dissertações de mestrado, as quais estudaram a influência das

condições de moldagem na camada de cobrimento do concreto (BRAUN, 2003), a influência

das condições de cura nas características do cobrimento do concreto (PAULA

COUTO, 2003), a influência das adições minerais e seu efeito na corrosão de armaduras

induzida por cloretos (FERREIRA, 2003) e a influência das adições minerais na carbonatação

do concreto (CASTRO, 2003). A presente pesquisa contempla contribuições na linha

específica do desempenho de concretos frente à corrosão da armadura, avaliando, dentre

outros, parâmetros eletroquímicos do fenômeno corrosivo em sistemas contendo adições

minerais.

Capítulo 1 – Introdução

1.1 JUSTIFICATIVA E IMPORTÂNCIA DO TEMA

Há uma preocupação constante no meio técnico-científico com a durabilidade do

concreto armado e sua interação com o meio no qual a estrutura está inserida. Dentro deste

contexto, a deterioração do concreto armado devido à corrosão das armaduras é um dos mais

importantes problemas de durabilidade na indústria da construção.

A corrosão das armaduras é uma das manifestações patológicas de maior

gravidade nas obras civis no cenário mundial, sendo sua importância justificada pelo

comprometimento da segurança estrutural que o fenômeno envolve em estágios avançados,

pelos altos custos de recuperação e perdas, além da incidência/reincidência do fenômeno que

é relativamente alta (CASCUDO, 2000). A incidência da corrosão das armaduras pode ser

atribuída à inobservância de características de durabilidade do concreto, como, por exemplo, a

espessura e a qualidade da camada de cobrimento compatíveis ao meio no qual a peça

estrutural está inserida.

Em nível macro, o fenômeno de corrosão das armaduras implica sérios efeitos de

ordem estrutural, tais como: perda de seção das barras de aço e fissuração do concreto,

prejuízos da aderência barra/concreto, flechas e deformações excessivas da estrutura,

destacamento do concreto de cobrimento e, por fim, em estágios avançados, riscos de colapso

parcial ou total da estrutura.

O problema de corrosão das armaduras em estruturas de concreto tem tido muita

freqüência no Brasil, inclusive acarretando perdas humanas, como os acidentes de

desabamentos de marquises ocorridos em Porto Alegre (publicados em manchete no jornal “O

Estado de São Paulo” de 7 de outubro de 1988) (HELENE, 1993) e a ruína da marquise do

Hotel Canadá no Rio de Janeiro, em fevereiro de 2007, em que a causa do colapso, segundo o

Instituto de Criminalística Carlos Éboli – ICCE e o Conselho Regional de Arquitetura,

Capítulo 1 – Introdução

Engenharia e Agronomia - CREA-RJ, foi atribuída, dentre outras razões, à corrosão das

armaduras. Este último fato referido provocou, de acordo com o Corpo de Bombeiros, a

morte de duas vítimas, além de nove pessoas feridas. A Defesa Civil do Rio de Janeiro relatou

que, de 900 marquises vistoriadas no estado nos meses de janeiro e fevereiro de 2007, 270,

isto é, 30% do total, apresentaram-se comprometidas, com problemas de infiltrações,

umidade, fissuras e corrosão nas armaduras (Jornal A FOLHA, 2007a).

Outros transtornos à população também podem ser reportados, como as obras de

recuperação dos pilares, afetados pela corrosão, na saída do Túnel Joá no Rio de Janeiro, em

que o tráfego era interditado diariamente entre 23 h e 5 h (JORNAL DO BRASIL, 2001),

além da queda da adutora principal da SABESP (publicado em manchete no “Jornal da

Tarde” de 22 de junho de 1988) sobre o rio Pinheiros, na ponte do Socorro em São Paulo, que

deixou perto de 3 milhões de paulistanos sem água potável durante cerca de 15 dias

(HELENE, 1993). O colapso parcial da estrutura da Ponte dos Remédios em São Paulo,

ocorrido em 3 de junho de 1997, decorrente da corrosão de cabos de protenção

(HELENE, 1997) e a ruína do Edifício Areia Branca, ocorrido em 14 de outubro de 2004, em

Recife (PE), que provocou a morte de quatro pessoas (Jornal A FOLHA, 2007b), são casos

gravíssimos de manifestação de corrosão das armaduras (muito embora a queda do Edifício

Areia Branca não tenha tido seu diagnóstico atribuído exclusivamente à corrosão, sabia-se de

sua ocorrência em partes da estrutura de concreto).

Assim, a corrosão das armaduras no concreto implica danos financeiros, em razão

dos altos custos de recuperação, perdas e reparos em estruturas, e danos sociais inestimáveis,

em virtude das vítimas fatais dos acidentes.

Com relação aos custos da corrosão, cabe ressaltar um levantamento realizado no

Brasil pela Associação Brasileira de Corrosão – ABRACO (1996 apud MANSUR, 1996) –

em artigo publicado no dia 24 de novembro de 1996 no Jornal do Brasil, o qual revelava que o

Capítulo 1 – Introdução

país tinha, na época, um prejuízo anual de 9 bilhões de dólares com todos os tipos de

corrosão, ou seja, com corrosão em todos os segmentos do setor produtivo, sendo que, deste

total, 20% são estimados como sendo danos da corrosão nas obras civis.

Em âmbito internacional, Page et al. (1996) relataram que, no Reino Unido, eram

gastos, anualmente, 750 bilhões de dólares para a realização de reparos em estruturas de

concreto, provenientes de danos causados pela corrosão das armaduras. Callister Jr. (2002)

estima, de uma forma geral, que cerca de 5% da receita de uma nação industrializada, são

gastos na prevenção, na manutenção ou ainda na substituição de produtos perdidos ou

contaminados, como resultado das reações de corrosão.

Dentro desse contexto, especial atenção deve ser dada à agressividade do macro e

microclima do local onde será realizada a obra. A atmosfera marinha consiste em um dos

ambientes de maior agressividade para o concreto armado, principalmente em virtude da ação

da maresia ou da névoa salina, rica em íons cloreto. Estes íons, os cloretos, são capazes de

despassivar a armadura embutida ao concreto e desencadear o processo de corrosão das

armaduras (CARASEK; CASCUDO, 2001).

A corrosão induzida por cloretos é considerada perigosa, pois, neste caso,

formam-se pites que reduzem a seção transversal da barra, reduzindo com isso sua capacidade

portante e diminuindo significativamente a vida útil das estruturas. Têm-se, portanto,

conseqüências negativas para a estabilidade, funcionalidade e estética das estruturas

(CARASEK; CASCUDO, 2001).

Nesse cenário de corrosão e de deterioração das estruturas, abre-se, dentro do

conceito de desenvolvimento sustentável, a perspectiva de combate à corrosão das armaduras

mediante o emprego, no concreto, de resíduos potencialmente poluentes no meio ambiente,

dando assim uma abordagem ecológica relevante à questão. Na tecnologia do concreto,

sabe-se do efeito benéfico que as adições minerais promovem no sentido de refinar poros e

Capítulo 1 – Introdução

diminuir a sua interconexão na pasta de cimento, reduzindo com isso a permeabilidade e a

entrada de agentes agressivos ao concreto (CARASEK; CASCUDO, 2001; BASHEER et

al. 2002).

Assim sendo, são plenamente justificáveis os estudos que remetem ao

desenvolvimento e ao aprimoramento dos materiais empregados em estruturas de concreto

armado, com a finalidade de melhorar o desempenho e a durabilidade da edificação,

especialmente em se tratando de um problema patológico tão grave e importante como a

corrosão das armaduras em estruturas de concreto (CAMÕES et al., 2002).

1.2 OBJETIVOS

Constitui objetivo geral da presente dissertação avaliar, ao nível da ciência dos

materiais, o desempenho de concretos produzidos com adições minerais no tocante à corrosão

da armadura sob à ação indutiva dos íons cloreto.

São objetivos específicos:

• avaliar, para concretos com 3 tipos de adições minerais e 2 relações

água/aglomerante, o desempenho no tocante à resistividade elétrica de concretos sujeitos ao

ataque por cloretos (ao longo do tempo);

• avaliar, no contexto termodinâmico do processo corrosivo, os potencias de corrosão

com o tempo de ataque por cloretos, para vários concretos com adições minerais, inferindo,

entre outros, sobre questões como despassivação e período de iniciação da corrosão;

• avaliar, no contexto da cinética do processo corrosivo, parâmetros cinéticos obtidos

de técnicas eletroquímicas, tais como: resistência de polarização e taxa de corrosão, além de

dados da impedância na interface em corrosão, a partir de concretos com adições minerais sob

à ação de cloretos;

Capítulo 1 – Introdução

• avaliar a capacidade de proteção de concretos, considerando três teores de

metacaulim e duas relações água/aglomerante, tendo-se como parâmetro a resistividade

elétrica, o potencial de corrosão, a resistência de polarização e a impedância eletroquímica.

1.3 ESTRUTURA DO TRABALHO

A presente dissertação de mestrado encontra-se estruturada em seis capítulos,

além dos anexos e referências bibliográficas. A seguir é apresentada uma breve descrição no

que tange o conteúdo de cada capítulo.

No Capítulo 2, intitulado “Corrosão das Armaduras no Concreto”, são

apresentados, com base na literatura, conceitos básicos à respeito da corrosão, aspectos

cinéticos e termodinâmicos das reações eletroquímicas, considerações sobre o fenômeno de

despassivação das armaduras e início da corrosão por ação de íons cloreto. São apresentadas

também as graves implicações da corrosão às estruturas de concreto armado e, por fim, o

efeito das adições minerais na capacidade de proteção das armaduras no concreto contra a

corrosão.

No capítulo seguinte, Capítulo 3, também de revisão bibliográfica, são tecidas

considerações sobre algumas técnicas de avaliação da corrosão no concreto armado.

O Capítulo 4 apresenta o programa experimental, onde estão descritas as

variáveis, os materiais e os métodos empregados, os concretos e os corpos-de-prova adotados

nesta pesquisa, visando atingir os objetivos propostos.

No capítulo 5, estão apresentados e discutidos os resultados obtidos no programa

experimental. Inicialmente são abordados os resultados relativos à resistividade elétrica. Em

seguida, é apresentado o desempenho dos concretos quanto às técnicas eletroquímicas. São

mostrados e discutidos os resultados do monitoramento da indução da corrosão ao longo do

Capítulo 1 – Introdução

tempo. Por fim, apresenta-se uma análise visual da superfície das barras após o período de

ataque, além da análise global dos resultados.

No sexto capítulo, são apresentadas as conclusões e as considerações a que se

chegou ao fim da pesquisa, bem como sugestão de temas para futuras pesquisas.

Capítulo 2 – Corrosão das Armaduras no Concreto

CAPÍTULO 2

CORROSÃO DAS ARMADURAS NO

CONCRETO

Este capítulo propõe uma breve revisão sobre os aspectos mais importantes da

corrosão eletroquímica, uma vez que, é o tipo de fenômeno que ocorre na armadura no

interior do concreto.

Este capítulo divide-se em quatro pontos principais, a saber: considerações

termodinâmicas e cinéticas do fenômeno corrosivo, corrosão eletroquímica no concreto

abordando-se aspectos do estado de passivação e de despassivação das armaduras, os efeitos

da corrosão sobre as estruturas de concreto armado e, por fim, os efeitos das adições minerais

na corrosão das armaduras no concreto.

Capítulo 2 – Corrosão das Armaduras no Concreto

2.1 ASPECTOS FUNDAMENTAIS DA CORROSÃO ELETROQUÍMICA

A corrosão das armaduras no concreto é um fenômeno de interação entre o

material e o meio ambiente, como resultado de reações deletérias de natureza química ou

eletroquímica, associadas ou não a ações físicas ou mecânicas de degradação

(HELENE, 1993).

As reações de oxi-redução eletroquímicas são as que envolvem a transferência de

elétrons existindo espécies que perdem elétrons (oxidação), denominadas de agente redutor e

espécies que ganham elétrons (redução), nomeadas de agente oxidante. As regiões onde

ocorrem as reações de oxidação e redução, por convenção, designaram-se ânodo e cátodo,

respectivamente.

Assim, as duas reações ocorrem, simultaneamente, devido à passagem, através do

metal, de corrente elétrica da região em que ocorre a dissolução do metal (região anódica)

para a região em que ocorre a redução do oxigênio (região catódica) (WOLYNEC, 2003).

2.1.1 Aspectos Termodinâmicos das Reações Eletroquímicas

A termodinâmica é por definição a ciência que estuda as transformações de

energia associadas à ocorrência de eventos, tratando a respeito da possibilidade ou não da

existência de fenômenos corrosivos (CASCUDO, 2000).

A natureza tende ao estado de menor energia, conforme mostra a Figura 2.1 e,

conhecendo - se a energia do sistema antes e após a ocorrência de determinado evento, é

possível verificar se a ocorrência será ou não espontânea. Desta forma, se a energia inicial for

maior que a energia final, a reação será espontânea, caso contrário, ocorrerá somente com

fornecimento de energia (PANOSSIAN, 1993).

Capítulo 2 – Corrosão das Armaduras no Concreto

Figura 2.1 - Representação simplificada do sentido de espontaneidade das reações

(PANOSSIAN, 1993).

Dentro do aspecto termodinâmico proposto, serão tecidas algumas considerações

sobre a espontaneidade das reações, tais como: eletrodo, dupla camada elétrica, potenciais de

eletrodo, potenciais de equilíbrio e equação de Nernst.

2.1.1.1 Espontaneidade das Reações

Sabe-se que os processos espontâneos ocorrem no sentido da menor entalpia e no

sentido da maior entropia, isto é, na natureza há uma evolução espontânea dos fenômenos

para um estado energético de menor entalpia (energia) e no sentido da maior desordem, maior

entropia (CASCUDO, 2000).

Uma reação é espontânea, segundo a termodinâmica, quando a variação de

energia livre G é negativa, considerando condições de pressão e temperatura constantes.

Sendo G calculado por meio da diferença de energia livre dos produtos e a energia livre dos

reagentes (PANOSSIAN, 1993).

A equação 2.1 expressa a variação de energia de uma reação eletroquímica

(PANOSSIAN, 1993; CASCUDO, 2000).

Maior energia

Menor energia

Direção

espontânea

Capítulo 2 – Corrosão das Armaduras no Concreto

(2.1)

Onde:

G é a variação de energia livre química de uma dada reação;

H é a variação de entalpia;

T é a temperatura em graus Kelvin;

S é a variação de entropia.

Para a reação química da Equação 2.2, a variação de energia livre também pode

ser dada pela Equação 2.3 ou pela Equação 2.4.

(2.2)

(2.3)

(2.4)

Onde:

G é a variação da energia livre da reação;

G

é a energia livre de formação ou dos produtos ou dos reagentes;

é o número estequiométrico dos produtos;

é o número estequiométrico dos reagentes.

G= H - T. S

G = c G

(D) - a G

(A) + b G

(B)

aA + bB  cC + dD

G = x

G

(produtos) - y

G

(reagentes)

Capítulo 2 – Corrosão das Armaduras no Concreto

Faz-se a ressalva de que, normalmente, as energias livres de formação dos

compostos G não são calculadas conforme a Equação 2.4. Essas energias livres são

tabeladas em seus estados padrões, com a denominação de energia livre padrão de formação

Gº

que é, por definição, a variação de energia livre envolvida quando um mol de um

composto em seu estado padrão se forma, a partir de seus elementos nos seus estados padrões,

sendo que, a energia livre padrão de formação de todos os elementos é zero. O estado padrão

de um composto é a sua forma estável, considerando-se as condições fixas de pressão (1 atm)

e temperatura (298,15 K) (PANOSSIAN, 1993).

Estimando-se que os reagentes e os produtos das equações não se encontram em

seus estados padrões, G será calculado pela Equação 2.5, em que se relaciona a variação de

energia livre com a constante de equilíbrio da reação (PANOSSIAN, 1993).

(2.5)

Onde:

G é a variação de energia livre química de uma dada reação;

T é a temperatura absoluta em graus Kelvin;

K é a constante de equilíbrio da reação;

Gº energia livre padrão de formação dos compostos;

R é a constante universal dos gases.

Nas reações eletroquímicas, em que há redistribuição ou transferência de cargas

elétricas, há a necessidade de adicionar um termo a Equação 2.5 que considere a variação de

cargas elétricas. Assim, surge a variação de energia livre eletroquímica (), determinada

pela Equação 2.6 (CASCUDO, 2000; WOLYNEC, 2003).

G= Gº + RT ln K

Capítulo 2 – Corrosão das Armaduras no Concreto

(2.6)

Onde:

 é a variação de energia livre eletroquímica;

G é a variação de energia livre química;

q. é o trabalho elétrico;

q é a carga elétrica;

 é a diferença de potencial elétrico.

Desde modo, se para as reações eletroquímicas,  for negativo, a reação será

espontânea no sentido dos reagentes para os produtos; se for nulo, estará em equilíbrio e, se

for positivo, a reação não ocorrerá de forma espontânea no sentido mencionado.

2.1.1.2 Conceito de Eletrodo e Formação da Dupla Camada Elétrica

Eletrodo é definido quando ao imergir um metal numa solução aquosa, verifica-se

uma situação de equilíbrio ou estado estacionário, caracterizada pela formação da dupla

camada elétrica (WOLYNEC, 2003).

A dupla camada elétrica foi discutida por Panossian (1993) e por Wolynec (2003)

como sendo o arranjo ordenado de partículas carregadas e/ou dipolos orientados, existentes

em qualquer interface material/meio aquoso.

Na Figura 2.2 apresenta-se a estrutura mais aceita da dupla camada elétrica

(WEST, 1987 apud WOLYNEC, 2003), em que se percebe a presença da dupla camada de

Helmholtz, a qual se assemelha a um condensador elétrico, e de uma camada difusa,

denominada de camada de Gouy-Chapman, no qual os íons se espalham por uma distância de

aproximadamente 1 mícron (1 μm). O plano P, saturado com íons metálicos, é chamado de

 = G + q.

Capítulo 2 – Corrosão das Armaduras no Concreto

plano de Helmholtz externo, enquanto o plano Q constitui a região em que os íons não

solvatados (sem a bainha de solvatação

2.1

) ou parcialmente solvatados podem ser

especialmente adsorvidos formando o plano de Helmholtz interno. A estrutura interna da

dupla camada elétrica depende de vários fatores, a saber: grau de agitação da solução, quais

íons estão presentes e em que quantidade, dentre outros fatores (WOLYNEC, 2003).

O metal que forma uma dupla camada elétrica é chamado de eletrodo.

Figura 2.2 – Estrutura da dupla camada elétrica (WEST, 1987 apud

WOLYNEC, 2003).

2.1.1.3 Potencial de Eletrodo e Potencial de Equilíbrio

A dupla camada elétrica apresenta na interface metal/solução uma distribuição de

cargas elétricas tal que uma diferença de potencial (ddp) se forma entre o metal e a solução.

Essa ddp estabelecida é conceitualmente tida como potencial de eletrodo. Sua magnitude

2.1

Solvatação: fenômeno de fixação de uma molécula de solvente por um íon ou por uma partícula em solução.

Capítulo 2 – Corrosão das Armaduras no Concreto

depende do sistema em consideração, desse modo, das características de um dado metal

imerso em determinado eletrólito (WOLYNEC, 2003).

O potencial de eletrodo pode ser definido como uma diferença de potencial entre o

metal e o eletrólito (solução), por meio da dupla camada elétrica (PAGE, 1988 apud

CASCUDO, 2000). Contudo, na prática, é inviável a medida direta da ddp entre um metal e

uma solução qualquer, assim, faz-se necessário medir uma diferença de potencial relativa a

um dado sistema com relação a um eletrodo de referência (CASCUDO, 2000;

WOLYNEC, 2003).

Por convenção, o eletrodo de hidrogênio foi tomado como eletrodo de referência

padrão, no qual o potencial é tido como “zero” e com relação a ele, todas as medidas de

potencial seriam referidas, porém, não necessariamente medidas. No entanto, não é comum,

devido à sua complexidade, utilizar o eletrodo padrão de hidrogênio. Utilizam-se, eletrodos de

referência secundários, tais como: eletrodo de calomelano saturado, eletrodo de prata-cloreto

de prata e ainda eletrodo de cobre-sulfato de cobre. Esses eletrodos secundários são tratados

mais minuciosamente no Capítulo 3.

Admite-se que qualquer eletrodo, cuja medida tenha sido efetuada em relação a

um eletrodo de referência, seja designado como potencial de eletrodo. Sendo comum, a

indicação (entre parênteses) de qual eletrodo de referência foi tomado para execução da

medida.

O potencial de equilíbrio ou reversível (Ee) é o potencial que se estabelece em

decorrência do equilíbrio entre duas tendências, a dos átomos metálicos de deixarem o metal e

passarem à solução, ionizando-se e hidratando-se e, a dos cátions de depositarem-se sobre o

metal. O potencial de equilíbrio é um potencial de eletrodo que apresenta uma situação

estacionária, no qual não há corrosão (CASCUDO, 2000).

Capítulo 2 – Corrosão das Armaduras no Concreto

Ressalta-se que são poucos os eletrodos capazes de estarem em equilíbrio.

Todavia, esta designação é estendida a qualquer reação eletroquímica como sendo, o potencial

que o eletrodo assumiria se apenas essa reação fosse responsável pela formação da dupla

camada elétrica. Evidencia-se também que, para as condições de eletrodo em equilíbrio, a

variação de energia livre eletroquímica da reação será nula (WOLYNEC, 2003).

As estimativas das taxas de corrosão associam-se a desvios do potencial de

equilíbrio (polarizações). Para condições de equilíbrio, pode-se considerar que a intensidade

de corrente do processo anódico é igual à intensidade de corrente do processo catódico, porém

em sentido contrário, como destacado por Bauer (1995).

Panossian (1993) destaca que as reações que ocorrem na interface metal/eletrólito

em que, as espécies químicas envolvidas na reação de redução são parciais ou totalmente

diferentes das espécies envolvidas na reação de oxidação, concebem para o potencial de

eletrodo, a denominação de potencial misto e, especialmente, no caso de uma das reações ser

a de oxidação do metal, será designado potencial de corrosão.

2.1.1.4 Equilíbrio e Equação de Nernst

Desta forma, quando um eletrodo metálico está em equilíbrio, configura-se na

interface metal/eletrólito, a dupla camada elétrica, por meio da qual a reação da Equação 2.7

decorre tanto no sentido de oxidação como de redução com velocidades iguais

(WOLYNEC, 2003), sem que haja, no entanto, variação de concentração dos íons metálicos

no eletrólito, isto é, a concentração dos chamados aquo-íons

2.2

mantém-se constante no

equilíbrio (PANOSSIAN, 1993).

2.2

Aquo-íons: são íons acompanhados de moléculas polares de água. No caso especifico do ferro, os íons

metálicos oriundos de sua dissolução, no eletrólito, constituem aquo-íons (CASCUDO, 2000).

Capítulo 2 – Corrosão das Armaduras no Concreto

(2.7)

Onde:

Me é o metal;

z é o numero de elétrons envolvidos na reação;

e são os elétrons.

Para a situação de equilíbrio, as velocidades de oxidação (dissolução anódica) e de

redução (deposição catódica) são iguais entre si. Por meio da lei de Faraday

2.3

, estas

velocidades podem ser estimadas em termos de densidade de corrente elétrica (em Ampères)

por unidade de área do eletrodo, nomeadas respectivamente por i

e i

. Como em situação de

equilíbrio, i

é igual a i

uma nova grandeza é utilizada para designar de forma genérica a

velocidade de uma reação eletroquímica em seu estado de equilíbrio: a densidade de corrente

de troca i

Desse modo, para cada reação eletroquímica em estado estacionário ou equilíbrio,

há uma densidade de corrente de troca equivalente à velocidade de dissolução anódica ou de

deposição catódica, ambas equivalentes entre si, conforme Equação 2.8

(FERNANDEZ, 1984; FELIU, 1988 apud CASCUDO, 2000; WOLYNEC, 2003).

(2.8)

Nernst evidenciou que para a situação da Equação 2.8, o potencial é função da

pureza do metal e da concentração do íon no meio aquoso, conforme Equação 2.9

(CASCUDO, 2000; WOLYNEC, 2003).

2.3

A lei de Faraday estabelece que a passagem de 96493 Coulombs de carga elétrica provoca a dissolução ou

deposição de 1 equivalente-grama de substância.

Me  Me

+ ze

a =

c =

Capítulo 2 – Corrosão das Armaduras no Concreto

(2.9)

Onde:

Ee é o potencial de equilíbrio em volts (V);

é o potencial de equilíbrio padrão em Volts (V);

R é a constante universal dos gases em [J/(K.mol)];

T é a temperatura absoluta em graus Kelvin (K);

z é o numero de elétrons envolvidos na reação;

F é a constante de Faraday em (C/mol);

aMe

é a atividade do íon metálico na solução;

aMe é a atividade do metal;

[Me

] é a concentração do íon Me

na solução, em molaridade;

[Me] é a concentração do metal.

Admitindo-se o valor de R na equação 2.9 como sendo igual a 8,314 J/(K.mol); o

valor de F, como sendo igual a 96494 C e adotando-se a temperatura de 25ºC o que

corresponde a 298,2 K e, convertendo-se o logaritmo neperiano para logaritmo na base 10,

tem-se que a equação de Nernst pode ser expressa, segundo Equação 2.10 (CASCUDO, 2000;

WOLYNEC; 2003).

(2.10)

A equação de Nernst permite a determinação de qualquer potencial de equilíbrio

em condições não padronizadas, desde que sejam conhecidos os potenciais de eletrodo padrão

(Ee

) (CASCUDO, 2000).

Ee = Ee

+ (0,0592/z). log [Me

]

Ee = Ee

+ (RT/zF). ln ([aMe

]/[aMe])

Capítulo 2 – Corrosão das Armaduras no Concreto

Gentil (1987) salienta que, o potencial real de um metal em uma dada solução,

pode depender de vários fatores, a saber: magnitude das correntes para os possíveis

equilíbrios, número de reações possíveis nos eletrodos, formação de película, formação de

íons complexos, impurezas na solução, temperatura, dentre outros.

Os valores de potencial de equilíbrio padrão em relação ao hidrogênio, estimados

a partir dos valores de variação de energia livre química, são tabelados e estabelecem a

chamada série eletroquímica, apresentada por Gentil (1987), Panossian (1993),

Shackelford (2000), Callister Jr. (2003), Wolynec (2003) dentre outros autores.

No equilíbrio, o pressuposto fundamental é que a variação de energia livre

eletroquímica () de uma reação é nula e, por isso, não ocorre dissolução ou corrosão do

metal (CASCUDO, 2000).

2.1.2 Aspectos Cinéticos das Reações Eletroquímicas

A cinética é o conhecimento que se detém na análise do caminho de transição de

um dado evento, informando inclusive sobre os mecanismos e a velocidade da transição desse

evento (PANOSSIAN, 1993). A seguir, dentro do contexto cinético das reações

eletroquímicas, são abordados aspectos de polarização de eletrodo.

2.1.2.1 Polarização de Eletrodo

Conforme apresentado anteriormente, em condições de equilíbrio constitui-se, por

meio da dupla camada elétrica, um potencial de equilíbrio que caracteriza a reação que ocorre

na interface metal/meio. No equilíbrio, a velocidade de reação de oxidação é igual a de

redução, tendo denominação especial de densidade de corrente de troca (PANOSSIAN, 1993;

CASCUDO, 2000; WOLYNEC, 2003).

Capítulo 2 – Corrosão das Armaduras no Concreto

No entanto, se por um processo qualquer esse potencial for alterado, tem-se que o

eletrodo sofreu polarização. A medida dessa polarização é denominada de sobretensão ou

sobrepotencial (), de forma que, se o potencial da polarização for “E” e o potencial de

equilíbrio for “Ee”, obtém-se a Equação 2.11 (PANOSSIAN, 1993; CASCUDO, 2000;

WOLYNEC, 2003).

(2.11)

Para  positivo, denomina-se polarização anódica (a) e para  negativo, tem-se

polarização catódica (c). Na Figura 2.3, são indicados os dois tipos de polarização, uma

representação do eixo dos potenciais de eletrodo E.

Figura 2.3 – Polarização anódica e catódica de um eletrodo (WOLYNEC, 2003).

 = E- Ee

Capítulo 2 – Corrosão das Armaduras no Concreto

Quando um metal apresenta corrosão eletroquímica, ele assume um potencial em

que a taxa de oxidação é exatamente igual à taxa de redução, ou seja, todos os elétrons

liberados nas reações anódicas são consumidos nas reações catódicas, caracterizando-se assim

a pilha ou célula eletroquímica de corrosão. Na prática, este potencial é conhecido como

potencial de corrosão (E

corr

) ou potencial de circuito aberto (CASCUDO, 2000).

Desse modo, pode-se verificar a polarização, considerando que o potencial inicial

é o potencial de corrosão (GENTIL, 1987) e que, com relação a ele, são aplicados os

potenciais externos e se faz uso de algumas técnicas eletroquímicas para estudo e avaliação do

fenômeno corrosivo, podendo-se destacar alguns trabalhos na literatura, como Helene (1993),

Bauer (1995), Selmo (1997), Cascudo (2000), dentre outros. Assim, a Equação 2.11 assume a

configuração da Equação 2.12.

(2.12)

O diagrama de Evans representa graficamente a ligação entre corrente (em log I) e

o potencial, conforme se pode observar na Figura 2.4. A partir dos potenciais de equilíbrio

dos eletrodos que irão atuar como ânodo e cátodo (Ea e Ec) e estabelecendo a conexão

elétrica entre essas duas semicélulas em equilíbrio, ocorrerão então, as respectivas

polarizações anódica e catódica (a e c) e os potenciais e as correntes nas duas semicélulas

evoluem até se estabilizarem, configurando-se assim, um sistema de corrosão em seu estado

estacionário. Obtém-se, então, o potencial e a corrente de corrosão do sistema (E

corr

e I

corr

observados no diagrama de Evans exatamente onde há a interseção das duas curvas

(ROSENBERG et al., 1989 apud CASCUDO, 2000).

 = E- E

corr

Capítulo 2 – Corrosão das Armaduras no Concreto

Figura 2.4 – Diagrama de Evans.

Na Figura 2.4, o Diagrama de Evans apresenta a variação de potencial em função

do log da corrente, a partir dos potenciais de equilíbrio das reações catódicas (Ec) e anódica

(Ea), destacando o potencial e a corrente de corrosão do sistema (E

corr

e Log I). Rosenberg et

al. (1989) apud Cascudo, 2000) ressaltam que o produto RI’

corr

representa uma queda de

potencial em conseqüência da resistência R do meio, de forma que, a corrente de corrosão

para estas condições é igual a Log I’

corr

Deste modo, com base na Figura 2.4 e na Equação 2.12, as polarizações anódica e

catódica, ocorridas inicialmente em equilíbrio, podem ser reescritas conforme as Equações

2.13 e 2.14, respectivamente.

(2.13)

(2.14)

 = E

corr

- Ea

 = E

corr

- Ec

Capítulo 2 – Corrosão das Armaduras no Concreto

Cascudo (2000) salienta que quando as reações anódicas forem expressivamente

mais lentas do que as catódicas, haverá então um controle anódico do processo eletroquímico,

isto porque a velocidade do processo macro será regida pelas reações de oxidação (reações

anódicas). Do mesmo modo, quando as reações catódicas (de redução) forem mais lentas, o

sistema será controlado catodicamente. As Figuras 2.5 e 2.6 elucidam os tipos de controle

mencionados.

Figura 2.5 – Potencial em função da corrente, elucidando o controle anódico da

corrosão (ROSENBERG et al., 1989 apud CASCUDO, 2000).

Capítulo 2 – Corrosão das Armaduras no Concreto

Figura 2.6 – Potencial em função da corrente, elucidando o controle catódico da

corrosão (ROSENBERG et al., 1989 apud CASCUDO, 2000).

Na Figura 2.6, ao contrário da Figura 2.5, o processo catódico é mais lento e

registra-se uma polarização catódica mais elevada do que a anódica (ROSENBERG et

al., 1989 apud CASCUDO, 2000).

Basicamente, a polarização pode dar-se de três formas, a conhecer: polarização por

ativação (a), polarização por concentração (c) e polarização de resistência (r)

(GENTIL, 1987; BAUER, 1995; CASCUDO, 2000). A seguir são comentadas cada uma das

polarizações citadas.

a) Polarização por Ativação (ηa), Equação de Butler-Volmer e Equação de Tafel

A polarização por ativação está relacionada à energia de ativação dos processos

anódicos e catódicos, associada à maior ou à menor facilidade para ocorrência da reação

anódica (passagem do metal a sua forma iônica) e ocorrência do processo catódico

Capítulo 2 – Corrosão das Armaduras no Concreto

(geralmente redução do H

ou O

). Deste modo, é o resultado imediato da barreira de energia

na interface do eletrodo e está associada com a etapa lenta de transferência de carga química

(CASCUDO, 2000; CALLISTER JR, 2002). Quando o sistema em corrosão apresentar

essencialmente polarização por ativação, diz-se que ele é controlado por ativação.

Na verdade, quando um eletrodo é polarizado, a densidade de corrente resultante

desse processo de polarização é dependente da sobretensão existente para o sistema. Logo,

para o caso específico da polarização por ativação, a associação da sobretensão aplicada  (a

ou c) com a densidade de corrente resultante i (i

ou i

), obtida de um processo de

polarização anódico ou catódico, decorre na equação geral de Butler-Volmer (Equação 2.15)

ou ainda equação geral da cinética de eletrodo.

(2.15)

O fator , chamado coeficiente de transferência ou de simetria, é a relação entre a

distância da interface metal/eletrólito até o topo da barreira energética e a espessura de toda a

dupla camada, sendo a distância entre o plano externo de Helmholtz externo e o metal. Assim,

o valor de  varia de 0 a 1 e, nos casos em que a barreira é simétrica, é igual a 0,5;

correspondendo à metade da distância por meio da dupla camada elétrica

(PANOSSIAN, 1993; CASCUDO, 2000; WOLYNEC, 2003).

A equação de Butler-Volmer ou equação geral da cinética de eletrodo é bastante

complexa e não permite que  seja expresso em função de i, contudo, ela pode ser

simplificada para valores de sobretensão, em valor absoluto, superiores a 0,03 V; cenário em

que um dos termos exponenciais da equação se torna desprezível com relação a outro

(WOLYNEC, 2003).

i = i

exp (zF/ RT) – exp [– (1- ) zF/ RT)]

Capítulo 2 – Corrosão das Armaduras no Concreto

De fato, quando 

é maior que 0,03 V; o segundo termo da equação 2.15 torna-se

desprezível com relação ao primeiro termo (o valor exponencial cresce com 

, enquanto que

o da segunda decresce). Assim, a Equação 2.15 pode ser reduzidamente apresentada na

Equação 2.16, 2.17 ou ainda 2.18 (WOLYNEC, 2003).

(2.16)

(2.17)

(2.18)

Do mesmo modo, quando 

é menor que 0,03 V; o primeiro termo da equação

2.15 torna-se insignificante com relação ao segundo e a equação 2.15 pode ser sucintamente

apresentada na Equação 2.19, 2.20 ou ainda 2.21 (WOLYNEC, 2003).

(2.19)

(2.20)

(2.21)

As Equações 2.19 e 2.21 são formalmente semelhantes e por isso podem ser

expressas de maneira única por meio da Equação 2.22.

(2.22)



a =

log

(

a =

2,303 RT / zF

i = i

exp (

zF/ RT)

i = i

exp – [(1- ) z

F/ RT]



c =

log

(

c/

c =

- (2,303 RT / (1-)zF)



log

(

/

Capítulo 2 – Corrosão das Armaduras no Concreto

A equação 2.22 é a equação de Tafel e os coeficientes b

das equações 2.18 e

2.21 são conhecidos como declives de Tafel anódico e catódico, respectivamente.

Outra forma de representar a Equação 2.22 é a Equação 2.23 (CASCUDO, 2000;

WOLYNEC, 2003).

(2.23)

Onde:

 é a sobretensão anódica ou catódica;

a é uma constante igual a (–b log i

);

é a densidade de corrente de troca;

b é a constante de Tafel igual a:

2,303 RT/(1-)zF para polarização anódica; e

- 2,303 RT / (1-)zF para polarização catódica.

é a densidade de corrente anódica e catódica.

Panossian (1993) e Wolynec (2003) destacam que a equação de Butler-Volmer e,

em decorrência, a própria equação de Tafel adotam a premissa de que a velocidade de reação

que ocorre na interface é determinada por uma barreira energética de ativação situada dentro

da dupla camada elétrica. Neste caso, a sobretensão considerada é a sobretensão de ativação e

a correspondente polarização denominada polarização de ativação. Entretanto, para as outras

formas de polarização, tratadas nas alíneas b e c seguintes, as equações de Butler-Volmer e

Tafel não se aplicam.

Quando um sistema em corrosão eletroquímica apresentar basicamente

polarização por ativação, diz-se então que ele é controlado por ativação.



a+b

log

Capítulo 2 – Corrosão das Armaduras no Concreto

b) Polarização por Concentração (ηc)

A polarização por concentração existe quando a taxa da reação está limitada pela

transferência de massa no interior da solução e, geralmente, ocorre apenas nas reações de

redução, pois no caso das reações de oxidação, espera-se um suprimento ilimitado de átomos

dos metais na interface do eletrodo que está em processo de corrosão (CALLISTER

JR, 2002).

Para a equação de Tafel, à medida que acresce a sobretensão ocorre um aumento

na velocidade da reação. Contudo, esse aumento não pode ocorrer indefinidamente. Assim,

em um processo de dissolução anódica muito rápido, o número de moléculas de água ou

outros ligantes dentro da dupla camada elétrica pode tornar-se insuficiente para solvatar todos

os íons metálicos à medida que eles saem do metal. Como resultado, atinge-se uma situação

em que a concentração dos ligantes dentro da dupla camada elétrica é nula e o processo passa

a ser controlado exclusivamente pelo transporte desses ligantes do seio da solução para a

interface metal-eletrólito (WOLYNEC, 2003).

A polarização por concentração concebe a variação de potencial de um eletrodo

como o resultado da variação de concentração da espécie eletroquimicamente ativa, produzida

(oxidada) ou consumida (reduzida) face a passagem de corrente elétrica (TANAKA, 1979

apud CASCUDO, 2000).

Para um dado potencial, a velocidade do processo será determinada pela

velocidade com que íons ou outras substâncias se difundem, migram ou são transportadas.

Quando o fenômeno de corrosão apresentar basicamente polarização por concentração, diz-se

que ele é controlado por difusão da espécie eletroquímica.

Para exemplificarmos a polarização por concentração da espécie eletroquímica na

vizinhança imediata do eletrodo, pode-se citar a corrosão na armadura no concreto, mais

Capítulo 2 – Corrosão das Armaduras no Concreto

especificamente na reação do cátodo que é a redução de oxigênio e sendo o oxigênio a espécie

eletroquímica consumida na reação catódica, tem-se que sua taxa de difusão por meio do

concreto até atingir a armadura (na zona catódica) determina a velocidade da corrosão do

sistema e desde modo, as reações catódicas são tidas como controladoras do processo

eletroquímico (ROSENBERG et al., 1989 apud CASCUDO, 2000).

c) Polarização de Resistência ou Polarização Ôhmica (ηr)

Segundo Wolynec (2003), quando uma superfície metálica possui uma película

condutora de alguma espécie, como, por exemplo, uma monocamada de gás ou uma película

substancial de óxido, ela não irá alterar o potencial de equilíbrio E

do eletrodo

pois este não

envolve qualquer mudança de corrente anódica ou catódica. Entretanto, se o eletrodo estiver

polarizado de forma a se ter uma corrente resultante ia ou ic, então, inevitavelmente, ter-se-a

uma queda de potencial por meio da película, pois nenhuma película tem resistividade elétrica

nula. A sobretensão total fica, assim, acrescida desse valor, sendo designada por sobretensão

de resistência.

Um exemplo, desse tipo de sobretensão, é a sobretensão devido à queda de

potencial entre a superfície do eletrodo e a ponta do eletrodo de referência que se utiliza nas

medidas de potenciais de corrosão. Cabe salientar-se que essa queda de potencial só existe

quando o eletrodo estiver polarizado. Quando uma corrente circula por meio da solução nas

vizinhanças do eletrodo, um erro iR é introduzido na medida e, esse erro, é maior quanto

mais afastada estiver a ponta do eletrodo de referência da superfície do eletrodo

(WOLYNEC, 2003).

Capítulo 2 – Corrosão das Armaduras no Concreto

Em resumo, refere-se à existência de uma queda ôhmica (produto IR

2.4

) no

circuito correspondente à célula eletroquímica de corrosão, podendo ser causada pela

formação ou depósito de produtos sólidos ou películas junto à superfície do metal. Quando o

sistema de corrosão apresentar basicamente a polarização por resistência, diz–se que ele é

controlado por resistência.

Assim, a sobretensão total num eletrólito no qual ocorre deposição pode ser dada

pela Equação 2.24.

(2.24)

Segundo Wolynec (2003), em determinadas condições, apenas uma sobretenção

pode ser mais expressiva e, em outras condições, as contribuições de dois ou mais tipos de

sobretensões podem ser equivalentes e, nesse caso, é difícil a interpretação de qual delas é

mais significativa.

Cabe evidenciar que um outro tipo de polarização, denominada de polarização de

cristalização, pode ser acrescida na equação 2.24, sendo tratada por Wolynec (2003).

2.2 CORROSÃO DAS ARMADURAS NO CONCRETO

A corrosão das armaduras no concreto é um caso específico de corrosão

eletroquímica, em que o eletrólito demonstra características de resistividade elétrica,

consideravelmente mais elevada, do que os eletrólitos típicos, ressaltando-se que o concreto

ainda apresenta um sistema com poros e vazios (CASCUDO, 2000).

Serão tratados a seguir, aspectos de passivação e despassivação das armaduras de

aço no concreto.

2.4

Produto IR: é dado pela lei de Ohm e representa uma queda no potencial oriunda do produto da corrente do circuito

eletroquímico (I) pela resistência do condutor (R). No caso da corrosão na armadura de aço do concreto, o condutor é a

própria barra e o eletrólito, sendo este último o maior controlador da resistência R (CASCUDO, 2000).



+ c+ r

Capítulo 2 – Corrosão das Armaduras no Concreto

2.2.1 Estado de Passivação do Aço

O comportamento passivo de alguns metais e ligas (cromo, ferro, níquel e titânio)

é resultante da formação de uma película de óxido muito fina e altamente aderente sobre a

superfície do metal, que serve como uma barreira de proteção contra à corrosão. Entretanto,

uma alteração na natureza do ambiente pode fazer com que o material passivado perca essa

proteção natural e fique susceptível à corrosão (CALLISTER JR, 2002).

2.2.1.1 Considerações Sobre o pH e a Solução dos Poros do Concreto

Sob o ponto de vista das armaduras do concreto, deve-se destacar a importância

de um pH elevado na fase aquosa nos poros do concreto e sua manutenção ao longo do tempo.

Sob tais condições de pH, forma-se e mantém-se uma película de óxidos passiva, aderente ao

aço, invisível e envolvente à armadura, a qual tem natureza protetora, proporcionado valores

muito pequenos (desprezíveis) de intensidade de corrosão (BAUER, 1995; BATIS et

al., 2003; CASCUDO, 2005).

Os índices de alcalinidade do concreto provindo da fase líquida é essencialmente

composto por hidróxidos alcalinos (NaOH e KOH) que definem o pH e podem ter

concentração de íons OH

entre 0,3 N e 1,0 N, dependendo do tipo de cimento

(CONSTANTINER; DIAMOND, 1995).

2.2.1.2 Passivação do Aço

A passivação do aço pode ser compreendida observando o estudo de Pourbaix

(1974), ilustrado na Figura 2.7.

Capítulo 2 – Corrosão das Armaduras no Concreto

Percebe-se na Figura 2.7, que as reações de eletrodo termodinamicamente

possíveis de ocorrer no ferro são as reações de passivação, para pHs elevados e, de corrosão,

quando se tem baixa alcalinidade.

Figura 2.7 - Diagrama de Pourbaix de equilíbrio termodinâmico. Potencial x pH

para o sistema Fe-H2O a 25°C, delimitando os domínios de corrosão, passivação e imunidade

(CASCUDO, 1997).

Na Figura 2.7, a região de imunidade corresponde à região onde a corrosão é

desfavorável sob a ótica da termodinâmica, isto é, o metal é estável. A região de passividade

corresponde à região onde óxidos e hidróxidos do metal são fases estáveis e que o metal se

recobre de um filme passivo de óxidos de ferro muito aderente, compacto, contínuo,

insolúvel, interceptível a olho nú (espessura de 10

-1

a 10

-3

mm) e que atua por efeito barreira,

impedindo oxidações posteriores (ANDRADE, 1992; TAYLOR, 1997; CASCUDO, 2005).

Sua composição é variável podendo ser desde Fe

(magnetita) ao Fe

(maghemita)

(SAGOE-CRENTSIL; GLASSER, 1990 apud CASCUDO, 2005).

Capítulo 2 – Corrosão das Armaduras no Concreto

Contudo, o diagrama de Pourbaix apresenta a limitação de não permitir concluir

sobre a cinética (velocidade) das reações, fornecendo apenas informações claras sobre a

termodinâmica do processo corrosivo (HELENE, 1993).

O concreto normalmente estabelece alto grau de proteção à armadura de aço

contra a corrosão em virtude da alta alcalinidade (pH > 13,5) da solução dos poros. Dentro

desta alta alcalinidade, o aço permanece passivado. Assim, um concreto bem dosado,

devidamente curado e com baixa relação a/c tem baixa permeabilidade, o qual minimiza a

penetração de agentes que induzem a corrosão, tais como cloretos na superfície do aço

(AHMAD, 2003).

Rosenberg et al. (1989) apud Cascudo (2000) ressaltaram que enquanto a

armadura estiver passivada, não haverá corrosão, posto que a película impede o acesso de

umidade, oxigênio e agentes agressivos à superfície do aço, dificultando a dissolução do ferro.

2.2.2 Início da Corrosão ou Estágio de Despassivação

Várias condições podem desestabilizar o filme passivo e dar início à corrosão das

armaduras, favoráveis na presença de umidade e oxigênio. Sob o ponto de vista da engenharia

civil, a presença de íons cloretos em concentração suficiente e a redução do pH como

resultado da carbonatação do concreto na superfície do aço são as mais significativas causas

de corrosão das armaduras no concreto.

As substâncias agressivas, tanto para o concreto, quanto para as armaduras,

penetram por meio da rede de poros no concreto e o tempo estabelecido para despassivar a

armadura de aço e então iniciar a corrosão é dependente da proteção estabelecida pelo

concreto. Assim, a zona de cobrimento da armadura do concreto estabelece proteção por

barreira contra os agentes agressivos, por exemplo, o cobrimento controla a penetração de Cl

e moléculas de O

nas proximidades da barra de aço, desde que esse cobrimento tenha boa

Capítulo 2 – Corrosão das Armaduras no Concreto

qualidade e adequada espessura, de modo a reduzir a penetração dos íons cloreto, ao nível da

armadura, reduzindo também a taxa de difusão do oxigênio (ING et al. 2005).

Para se descrever o processo de corrosão como um todo tem-se o modelo

proposto por Tuutti (1982) apud Cascudo (2000) que subdivide o processo em iniciação e

propagação. O estágio de iniciação consiste no período de tempo que vai desde a execução da

estrutura até a ação de despassivação da armadura, causada pelo agente agressivo. O estágio

de propagação, por sua vez, corresponde ao desenvolvimento da corrosão até que se alcance

um grau inaceitável do processo.

Na fase de iniciação, nenhuma corrosão é observada, mas tanto o CO

quanto os

íons Cl

migram do ambiente para a armadura (BAUER, 1995). No final da fase de iniciação, a

concentração de íons cloretos na armadura é maior do que a concentração limite crítica e o pH

do concreto é reduzido em virtude da penetração de CO

, conduzindo a despassivação das

armaduras e conseqüentemente ao início da corrosão (KATRI et al., 2004).

Katri et al. (2004) conceituaram grau de corrosão tolerável como o estágio da fase

de propagação correspondente à corrosão significativa e antes do aparecimento de manchas de

óxidos na superfície do concreto e da ocorrência de fissuras.

A seguir são abordados aspectos dos fenômenos corrosivos induzidos por íons

cloretos.

2.2.2.1 Iniciação da Corrosão ou Efeito de Despassivação das Armaduras por Ação de

Íons Cloreto

Os íons cloretos se fazem presentes nas estruturas de concreto de duas formas, a

saber: materiais contaminados empregados na produção do concreto, tais como aditivos,

agregados, água contaminada e/ou provindos do meio externo (água do mar, névoa salina, sais

Capítulo 2 – Corrosão das Armaduras no Concreto

degelantes, atmosfera marinha etc.) penetrando na estrutura porosa do concreto e podendo

atingir à armadura (ACI, 2003).

Uma vez que a armadura de aço foi atingida, os íons cloretos tendem a

despassivá-la pela dissolução total ou parcial da camada de óxidos protetora e aderente ao

aço.

Alguns dos constituintes do cimento Porland (C

A e C

AF) têm a capacidade de

reagir com os íons cloretos para formar um sal complexo insolúvel, os cloroaluminatos de

cálcio hidratado ou sal de Friedel, sendo então um limite estável para a quantidade de cloretos

no concreto em relação à corrosão (ACI, 2003).

Existe um valor limite de concentração no qual os íons cloreto podem romper a

película passivante de óxidos da armadura e desencadear o fenômeno de corrosão das

armaduras. Algumas normas, bem como pesquisadores propõem, em caráter qualitativo,

valores para essa concentração de cloretos, tais valores podem ser encontrados em normas

internacionais européias, japonesas, americanas, dentre outras. A norma brasileira NBR 6118

(ABNT, 2003) não se reporta ao teor de cloretos, mas proíbe em estruturas de concreto

armado ou protendido a utilização de aditivos que contenham cloretos em sua composição.

Não é de consenso no meio técnico-científico, os teores referentes à concentração máxima de

cloretos suficiente para a despassivação das armaduras (CASCUDO, 2000). Todavia, parece

razoável o limite de cloretos para manutenção da passividade das armaduras (em solução

aquosa), calculado por meio da Equação 2.25 (HAUSSMANN, 1967).

(2.25)

[Cl

]/[OH

]  0,61

Capítulo 2 – Corrosão das Armaduras no Concreto

A concentração de OH

tem fundamental importância em concretos com a

presença de cloretos, visto que a relação [Cl

]/[OH

] é responsável pela estabilidade da

película passivante (HAUSSMANN, 1967).

A corrosão das armaduras induzida por íons cloretos ocorre por meio da formação

de pites de corrosão, de forma que a mobilidade iônica dos cloretos na fase aquosa favorece a

ocorrência desses pites. Essa mobilidade iônica dos cloretos está associada às características

físicas da pasta, tais como distribuição do tamanho e grau de umidade dos poros e condições

de continuidade na zona de transição armadura/pasta. Assim, uma estrutura de poros mais

refinada irá restringir a mobilidade iônica destes cloretos (CASCUDO, 1997).

Os cloretos presentes no concreto podem apresentar-se na forma de cloretos fixos,

isto é, quimicamente combinados com as fases alumino-ferríticas ou adsorvidos nas paredes

dos poros e, ainda, sob a forma de cloretos livres, no qual os íons cloretos estão dispersos na

fase aquosa do concreto, sendo este último associado ao risco de corrosão em estruturas

contaminadas por cloretos (CASCUDO, 1997).

O relatório do Comitê 222 do ACI (1996) apresenta três teorias para explicar os

efeitos dos cloretos sobre a corrosão das armaduras de aço.

1ª) Teoria do Filme Óxido: esta teoria comenta que os íons Cl

penetram no

filme de óxido passivante sobre o aço, através de seus poros ou defeitos, com mais facilidade

do que outros íons, como os SO

-4

. Alternativamente, os íons cloreto podem dispersar–se

coloidamente no filme óxido, facilitando por isso a entrada deles.

2ª) Teoria da Adsorção: os íons Cl

são adsorvidos na superfície do metal em

competição com o oxigênio dissolvido ou com íons hidroxila. Os íons cloretos promovem a

hidratação dos íons metálicos, promovendo sua dissolução.

3ª) Teoria do Complexo Transitório: os íons Cl

concorrem com os íons

hidroxila (OH

) para a produção de íons ferrosos pela corrosão. Forma-se um complexo

Capítulo 2 – Corrosão das Armaduras no Concreto

solúvel de cloreto de ferro. Este complexo pode difundir-se a partir do ânodo destruindo a

camada protetora de Fe(OH)

e permitindo a continuação do processo corrosivo. A uma

distância do eletrodo, o complexo é rompido, precipita o hidróxido de ferro e os íons cloretos

ficam livres para transportar mais íons ferro para o ânodo. Os produtos da reação semi-sólidos

de coloração verde são freqüentemente encontrados próximo a superfície do aço, no qual,

quando expostos ao ar, adquirem inicialmente coloração preta e em seguida coloração

vermelha (manchas de corrosão). Se o processo de corrosão não for interrompido, mais íons

ferro continuam a migrar dentro do concreto, a partir do ponto de corrosão, e reagem também

com o oxigênio para formar óxidos mais altos que induzem em um volume da ordem de

quatro vezes o volume inicial ocupado. A expansão desses óxidos de ferro produz tensões

internas que causarão fissuras ao concreto.

Segundo o ACI (2003), a relação entre a taxa de corrosão do aço, a alcalinidade

do concreto e a concentração dos íons cloretos não são completamente entendidas.

Quanto à execução de concretos submetidos à ambientes agressivos, o ACI (2003)

recomenda a especificação e manutenção de baixa relação a/c, apropriado lançamento e

adensamento do concreto, bem como adequados procedimentos de cura. Ressalta-se que

películas e/ou pinturas de proteção superficial ao concreto também são interessantes.

É evidente que a ação extremamente deletéria dos íons cloretos vão desde a

despassivação das armaduras até a participação em plenitude do fenômeno corrosivo, a

conhecer: eles aumentam consideravelmente a condutividade elétrica do eletrólito, acelerando

o processo; além de participarem das reações para a formação dos produtos de corrosão e de

promoverem a ocorrência de pites, que apresenta grande gravidade sob a ótica das estruturas

de concreto (CASCUDO, 2000).

Sobre o transporte de cloretos ao concreto, Cascudo (2000) afirma que

basicamente, os mecanismos de transporte são a absorção capilar e a difusão iônica. Sendo

Capítulo 2 – Corrosão das Armaduras no Concreto

que a absorção capilar se dá numa camada mais superficial do concreto, onde ocorre a

molhagem e a secagem do cobrimento pela ação das intempéries e, a difusão iônica ocorre

numa região mais interna do concreto, onde a presença do eletrólito é mais constante.

Bauer (1995), Cascudo (2000) e Batis et al. (2003) ressaltam que a porosidade

(volume de poros, relação poros maiores/poros menores, tortuosidade etc.) influenciam

sobremaneira à ação dos mecanismos de transporte relativos à fase de iniciação da corrosão

das armaduras no concreto.

2.2.3 Propagação da Corrosão e Implicações à Estrutura de Concreto

A taxa de corrosão na armadura de aço embutida ao concreto é significativamente

influenciada pelo ambiente. Desta forma, o oxigênio e a umidade devem estar presentes para

que o fenômeno de corrosão eletroquímica ocorra, além da presença dos agentes agressivos.

Outros fatores podem afetar a taxa e o nível de corrosão, tais como heterogeneidades no

concreto e no aço, pH da solução nos poros do concreto, carbonatação e fissuras no concreto,

dentre outros (ACI, 1996).

Cascudo (1997) comenta que quando a passivação do aço deixa de existir, a

estrutura torna-se vulnerável ao fenômeno da corrosão; a partir daí, a resistividade elétrica e a

disponibilidade de oxigênio tornam-se os parâmetros decisivos no controle da velocidade da

corrosão de armaduras.

De forma simplificada, a equação 2.26 representa, dentro do mecanismo

eletroquímico de corrosão do aço no concreto, a reação de oxidação que implica na dissolução

do ferro que ocorre nas zonas anódicas:

(2.26)

Fe  Fe

+ 2e

Capítulo 2 – Corrosão das Armaduras no Concreto

As principais reações nas zonas catódicas envolvidas na corrosão do aço carbono

em meio aquoso em meios neutros ou alcalinos é de forma simplificada apresentada na

Equação 2.27:

(2.27)

No sistema aço/concreto, os íons Fe

reagem com os íons OH

para formar o

hidróxido ferroso, conforme equação 2.28:

(2.28)

A transformação do aço metálico em “ferrugem” (produto da corrosão) é

acompanhada por um aumento no volume o qual, dependendo do estado de oxidação, pode

ser de até 600% do volume do metal original. Atribui-se a esse aumento de volume a

expansão e fissuração do concreto em processo de corrosão das armaduras (MEHTA;

MONTEIRO, 1994).

A corrosão do aço embutido ao concreto é um processo eletroquímico, no qual o

fenômeno de corrosão do aço se dá mediante a formação de pilhas eletroquímicas. A

superfície do aço em corrosão caracteriza-se pela formação de ânodos e cátodos eletricamente

conectados na barra da armadura. A água nos poros do concreto funciona como um meio

aquoso (complexo eletrólito). A Figura 2.8 apresenta a célula de corrosão da armadura:

+ 2OH

 Fe(OH)

O + ½ O

+ 2e  2OH

Capítulo 2 – Corrosão das Armaduras no Concreto

Figura 2.8 - Pilha eletroquímica de corrosão no concreto armado

(CASCUDO, 1997).

Cascudo (2005) ressalta a importância de se ter ciência de que as áreas anódicas e

catódicas podem estar muito próximas, caracterizando, desta forma, a corrosão por

micropilhas. Por outro lado, áreas bastante afastadas com grandes heterogeneidades nas

características do concreto ou do aço poderão culminar com a corrosão por macropilhas.

Os produtos de corrosão geram tensões internas no concreto, podendo causar

fissuras e, em estágios avançados, produzir lascamento do concreto, com comprometimento

do monolitismo estrutural (dados pela aderência aço/concreto) e destacamento da camada de

cobrimento deixando expostas as armaduras. Caso o concreto apresente-se muito úmido, os

óxidos são gerados a uma velocidade constante e podem emigrar por meio da rede de poros,

aparecendo na superfície sob a forma de manchas de aspecto ferruginoso (HELENE, 1993;

ACI, 1996; CASCUDO, 2005).

A velocidade de corrosão do aço no concreto (também nomeada de taxa de

corrosão ou densidade de corrente de corrosão - i

corr

) é um dos parâmetros diretamente

Capítulo 2 – Corrosão das Armaduras no Concreto

relacionado à durabilidade das estruturas e, por isso, de grande interesse para a engenharia

civil.

As considerações de projeto para a proteção da estrutura contra a corrosão

dependem do tipo de estrutura, de seu grau de exposição e ainda das condições do meio no

qual ela se encontra. Condições mínimas de cobrimento e da qualidade do concreto devem ser

adequadamente especificadas a fim de se obter um desempenho satisfatório dentro das

condições planejadas de vida útil da estrutura.

Segundo recomendações do ACI (2003), é essencial ter concretos com baixas

relações a/c e com suficiente cobrimento para proteger da corrosão a armadura de aço

embutida ao concreto.

Geralmente, a corrosão induzida por carbonatação caracteriza-se por um ataque

uniforme nas armaduras do concreto, isto é, ocorre com intensidade equivalente ao longo da

superfície exposta ao ataque. Por outro lado, a corrosão induzida por cloretos ocorre sob a

forma de pites, que é uma forma localizada de ataque.

2.3 EFEITO DAS ADIÇÕES MINEIRAIS NA CORROSÃO DAS ARMADURAS NO

CONCRETO

Quando a adição mineral é dita não - pozolânica, ocorre apenas o efeito fíler ou

físico que se dá pelo preenchimento dos espaços capilares do concreto, melhorando em geral,

a sua resistência e a sua impermeabilidade. A escória de alto forno é considerada uma adição

não – pozolânica que apresenta reatividade com a água, fenômeno conhecido por

hidraulicidade (MEHTA; MONTEIRO, 1994). A adição mineral pozolânica é um material

silicoso ou sílico-aluminoso, que em si mesmo possui pouca ou nenhuma propriedade

cimentante, mas que, numa forma finamente moída e na presença de água, reage

quimicamente com o hidróxido de cálcio a temperaturas ambientes para formar compostos

Capítulo 2 – Corrosão das Armaduras no Concreto

com propriedades cimentantes. Este efeito é dito ação química das pozolanas e a reação é dita

reação pozolânica. Os produtos das reações pozolânicas também são eficientes no

preenchimento de poros no concreto, assim como, dependendo da finura do material

pozolânico, ele também exerce uma ação física de fíler (MEHTA; MONTEIRO, 1994).

As adições minerais, de modo geral, são relevantes sob a óptica da corrosão das

armaduras, especialmente quanto ao ataque por íons cloretos (CASCUDO 2005). Essas

adições minerais alteram a estrutura física da pasta de cimento, refinando poros e reduzindo a

interconexão entre eles, o que reflete em menor permeabilidade e difusão do oxigênio

(SABIR et al., 2001; NEPOMUCENO, 2005).

Nita (2006) ressalta que a utilização de pozolanas em pastas de cimento pode

reduzir a alcalinidade quando utilizadas como materiais substitutos do cimento Portland

devido ao consumo de hidróxido de cálcio pela reação pozolânica ou pela menor quantidade

de clínquer presente. Contudo, Batis et al. (2005a) acreditam que apesar desses efeitos, o pH

do concreto não é significativamente alterado.

Existe uma bibliografia extensa sobre as adições minerais disponíveis para

utilização no concreto. Aborda-se, nos subitens a seguir, apenas algumas destas adições

minerais e suas principais propriedades que podem influenciar no comportamento da corrosão

das armaduras induzida por íons cloreto.

2.3.1 Sílica Ativa

A sílica ativa produz efeitos químicos e físicos na microestrutura do concreto e é

altamente pozolânica, porque consiste essencialmente de sílica não cristalina, com elevada

área de superfície específica (13.000 a 30.000 m

/kg) (DAL MOLIN, 1995).

Dotto et al. (2004) observou que a adição de 6% de sílica ativa (em relação ao teor

de cimento em massa) aumentou a resistividade elétrica do concreto em 2,5 vezes e que a

Capítulo 2 – Corrosão das Armaduras no Concreto

adição de 12% de sílica ativa aumentou a resistividade em 5 vezes. Pesquisas de Sun et al.

(2004), apresentaram que a adição de sílica ativa ao concreto de alto desempenho em mistura

binária em substituição parcial ao cimento no teor de 10% aumentou a resistividade elétrica

do concreto em 25%. Montemor et al., (2000) também notaram acréscimos significativos na

resistividade elétrica pelo uso de sílica ativa ao concreto. Assim, Dal Molin (1995) relata que

a elevada resistividade elétrica dos concretos com adições pode prolongar o tempo de

iniciação da corrosão das armaduras mesmo que o aço esteja despassivado.

Ferreira (2003) constatou que concretos com adições minerais reduziram a

penetrabilidade de íons cloreto em relação a concretos de referência. Em termos de média

global, essas reduções foram de 87%, 81% e 76% para os concretos com misturas binárias no

teor de 10% de sílica ativa, 10% de metacaulim e 25% de cinza volante, respectivamente. O

tempo médio de ataque até que a armadura despassivasse, com base nos valores de potencial

de corrosão, foi superior para os concretos com sílica ativa, metacaulim e cinza volante e

menor para concretos sem estas adições minerais.

Kayali e Zhu (2005) apresentaram que concretos com teor de 10% de sílica ativa

em substituição parcial ao cimento expostos à ambiente agressivo contendo cloretos por dois

anos não evidenciaram a presença desses íons na profundidade da armadura de aço. Isto é

provavelmente justificado pelo efeito descontínuo do sistema de poros que é eficiente em

bloquear a entrada de íons cloretos nas proximidades da superfície da armadura de aço. Estes

resultados confirmam as conclusões de Bentz (2000) de que concretos com 10% de sílica

ativa podem reduzir a difusividade do concreto a íons cloretos por mais de 15 vezes. Nawi

(1996) constatou que a adição de 10% de sílica ativa em substituição ao cimento Portland no

concreto (em torno de 100 kg/m

) reduziu o coeficiente de permeabilidade à água de

1,6 x 10

-5

para 4 x 10

-8

cm/seg.

Capítulo 2 – Corrosão das Armaduras no Concreto

Análises de microscopia eletrônica de varredura de concretos com 16 anos de

idade apresentaram que a sílica ativa torna a matriz mais homogênea e densa do que concretos

sem esta adição. A alta porosidade da matriz em concretos sem esta adição explica a baixa

resistência e alta permeabilidade a íons cloreto (LANCHEMI; TAGNIT; AITCHIN, 1998).

Inspeções visuais ao final dos ciclos de indução de corrosão confirmaram que a

armadura de aço no concreto com alta relação a/c, sem adição de sílica ativa, corroeu-se

facilmente tendo 90% de área exposta comprometida. Para concretos com mesma relação a/c

e com adição de sílica ativa, a armadura apresentou apenas 25% da área de aço comprometida

(DOTTO et al., 2004).

A adição de sílica ativa ao concreto indica um decréscimo no pH da solução dos

poros (NITA 2006; GOUWRIPALAN; MOHAMED, 1998; DOTTO et al., 2004;

NITA, 2006). Entretanto, esse efeito parece ser secundário, até mesmo porque o tempo de

iniciação da corrosão em armaduras de concretos contaminados por cloretos e com sílica ativa

tende a ser maior do que concretos de cimento Portland sem adição. Este tempo pode ser mais

dependente das características físicas (porosidade e resistividade) do que das características

químicas na solução dos poros (DAL MOLIN, 1995; DOTTO et al., 2004).

Castro (2003) concluiu que sistemas com 10% de sílica ativa ou metacaulim

aumentaram o desempenho de concretos frente à carbonatação, demostrando que as alterações

microestruturais proporcionadas por estas adições foram mais eficazes que as prováveis

reduções na reserva alcalina.

Türkmen et al. (2003) mostrou que a taxa de corrosão é menor em concretos

contendo adição de sílica ativa e que a densidade de corrente de corrosão aumenta com o

acréscimo da relação a/ag.

Khatri et al. (2004) concluíram que para resistências à compressão similares

(classe de resistência), o concreto com sílica ativa apresentou melhor desempenho que o

Capítulo 2 – Corrosão das Armaduras no Concreto

concreto de referência (sem adições). Para os concretos de mesma relação a/ag, o tempo em

serviço para concretos com adição de cinza volante e sílica ativa foram iguais e melhores que

o concreto de cimento Portland sem estas adições minerais.

Gutiérrez et al. (2005) notaram que o coeficiente de absorção capilar (k) foi

menor quando materiais pozolânicos foram adicionados à matriz cimentícia. Este efeito foi

mais evidente nos casos em que a sílica ativa e o metacaulim foram adicionados. Eles

concluíram que os materiais pozolânicos foram eficazes na redução da permeabilidade a íons

cloretos, em ordem decrescente de desempenho, a sílica ativa, o metacaulim e a cinza volante.

Resultados eletroquímicos de concretos de alto desempenho com adição de sílica

ativa em misturas binárias, ternárias ou quaternárias submetidos à condições agressivas de

ciclos de imersão e secagem em solução contendo cloretos, mostrou que esta adição

influência sobremaneira no valor superior de resistência de polarização do aço (SUN et

al. 2004).

Berke (1989) avaliou a influência da adição de sílica ativa em concretos

submetidos a condições agressivas de ciclos de imersão em solução contendo 3,5% de NaCl e

verificou que a sílica ativa reduz o ingresso de íons cloreto ao concreto e aumenta a

resistividade elétrica, o que justifica o tempo elevado para despassivação das armaduras.

Hoffmann (2001) observou o efeito de diversos parâmetros na difusão de íons

cloreto, verificou que a adição de 20% de sílica ativa ao concreto reduziu em até 60% o

coeficiente de difusão de cloretos em relação a um concreto sem adição.

Asrar et al. (1999) verificou o desempenho de concretos contendo 10% de sílica

ativa em ambientes contendo cloretos e notou que a sílica reduz em até 80% a carga passante

em Coulombs. Os resultados dos referidos autores também indicaram que o potencial

eletroquímico de corrosão do concreto com sílica ativa foi menos eletronegativo do que o

Capítulo 2 – Corrosão das Armaduras no Concreto

concreto de referência durante todo o período de condição agressiva (ciclos de imersão em

5% de NaCl).

Inúmeros estudos comprovam que a sílica ativa promove o refinamento da

estrutura de poros da matriz cimentante, diminui a permeabilidade do concreto (WOLF, 1991;

FORNASIER, 1995) aumenta significativamente a resistividade (DOTTO et al., 2004;

GJØRV, 1995; ABREU, 1998) e reduz a difusão de oxigênio (HASSAN, 2000;

NEPOMUCENO, 2005). Isso denota que concretos com sílica ativa têm melhor desempenho

quando comparado a concretos sem adição mineral, em ambientes agressivos, sobretudo

contendo cloretos.

2.3.2 Cinza Volante

A cinza volante é a cinza obtida por precipitação mecânica ou eletrostática dos

gases de exaustão de estações alimentadas por carvão, sendo a pozolana artificial mais

comum (NEVILLE, 1997). Suas partículas têm finura menor ou a mesma das partículas de

cimento (10 μm) e a quantidade de carbono é menor que 3%, sendo que as suas propriedades

pozolânicas e seu efeito cimentício podem resultar em concretos de altas resistências

mecânicas e com menor permeabilidade (NAWI, 1996).

Ha et al. (2007) concluíram que a cinza volante em substituição ao cimento

Portland no teor de 30% melhoram as propriedades de durabilidade no concreto, sobretudo, a

permeabilidade, promovendo um retardo no tempo para início da corrosão e, uma vez

iniciada, promove baixas taxas de corrosão. Este retardo no início e no desenvolvimento da

corrosão em concretos contendo cinza volante também foi verificado por Moon e Shin (2006);

Polder e Peelen (2002) e por Montemor et al. (2000).

Camões et al. (2002) notaram o efeito benéfico da adição de cinza volante ao

concreto no que tange à durabilidade, especificamente em pequenos coeficientes de difusão-

Capítulo 2 – Corrosão das Armaduras no Concreto

migração obtidos em estado não-estacionário de concretos com adição de cinza volante,

comparados a concretos sem adição mineral e em paralelo com concretos com mesma relação

a/ag.

Com o aumento da idade de cura, a distribuição da dimensão dos poros de

argamassas com cinza volante, testadas por Blanco (2006), tendeu para poros de dimensões

mais uniformes, o que denota sistemas mais impermeáveis e com melhor desempenho quanto

à durabilidade.

Saraswathy et al. (2003), Montemor et al. (1993), Montemor et al. (2000), Sun et

al. (2004) e Montemor et al. (2002) perceberam que a cinza volante no concreto tende a

estabelecer proteção da armadura de aço contra a corrosão, devido principalmente ao aumento

da resistividade elétrica, além de reduzir o coeficiente de difusividade de algumas espécies,

como o oxigênio e os íons cloretos.

Resultados de perda de massa de concretos de alto desempenho com adição de

cinza volante em misturas binárias nos teores de 10, 20 e 30% em substituição ao cimento

Portland mostraram que a resistência à corrosão foi superior para concretos com cinza volante

do que para concretos sem adição (SUN et al., 2004).

A adição de cinza volante causa uma redução de 50% na permeabilidade a íons

cloretos do concreto em relação a um concreto de cimento Portland - sem adições (NAIK,

1994). Thomas (1996) também notou que a profundidade de penetração de cloretos diminui

com o aumento da quantidade de cinza volante ao concreto.

Saraswathy et al. (2003) observaram, por meio de medidas de perda de massa de

barras de aço, observações visuais e testes de polarização anódicas que o nível crítico de

substituição da cinza volante em relação ao cimento Portland é de 20 % a 30% para que esta

adição promova um sistema menos poroso e com acréscimos na resistência à corrosão.

Capítulo 2 – Corrosão das Armaduras no Concreto

Entretanto, Jiang et al. (2004) constataram que a densidade de corrente de

corrosão da armadura de aço de concretos incorporando 40% de cinza volante e 1,0% de

aditivo redutor de água foi 20% superior em relação ao concreto referência (sem adição

mineral) após ciclos de secagem e imersão em solução agressiva de 5% de NaCl.

Experimentos de Polder e Peelen (2002) apresentaram, dentro de condições de

simulação de sais de degelo, que concretos com altas percentagens de cinza volante tiveram

menor profundidade de penetração de íons cloretos, baixas probabilidades de corrosão e altas

resistividades elétricas em relação a concretos de cimento Portland sem adições.

Pode-se dizer de uma forma geral, que sistemas com adição de cinza volante

tendem a apresentar acréscimos na durabilidade do concreto, promovendo retardos no tempo

para iniciar a corrosão e, uma vez iniciada, promove taxas de corrosão menores do que

sistemas sem esta adição mineral.

2.3.3 Metacaulim

O metacaulim é obtido pela calcinação de argila caulinítica pura ou refinada a

temperaturas entre 650ºC e 850ºC e moída até a finura de 0,7 m

/g ou 0,9 m

(NEVILLE, 1997; SABIR et al., 2001). A temperatura de queima ou calcinação é

extremamente importante e afeta diretamente a atividade pozolânica do produto resultante.

Assim, a argila está no seu estado mais reativo quando a temperatura de calcinação conduz a

hidrólise e resulta no colapso e desarranjo da estrutura da argila (SABIR et al., 2001).

O comportamento dos minerais argilosos sob altas temperaturas depende muito da

sua estrutura, da composição química, do tamanho dos cristais e do grau de cristalinidade

(TAYLOR, 1997) e a sua reatividade pozolânica está diretamente associada à retirada de água

Capítulo 2 – Corrosão das Armaduras no Concreto

de sua estrutura cristalina resultando em um produto amorfo ou semi-amorfo de elevada área

superficial e alta reatividade química (LACERDA; HELENE, 2002).

A elevada reatividade alcançada pelo metacaulim promoveu acréscimos na

durabilidade do concreto, uma vez que reduz sua porosidade e sua permeabilidade quando no

estado endurecido (LACERDA; HELENE, 2002).

Poon et al. (2006) e Nawi (1996) notaram desempenho similar entre o

metacaulim e a sílica ativa no que se refere a resistência à penetração de cloretos no concreto.

Em relação à corrosão, o uso de metacaulim em substituição parcial ao cimento

Portland no teor de 10% ou como substituição de parte do agregado miúdo no teor de 20%

(em massa), melhorou o comportamento à corrosão de argamassas. Este fenômeno foi

principalmente atribuído a reação pozolânica e ao consumo de Ca(OH)

. Entretanto,

argamassas com 20% de substituição ao cimento e 30% de substituição da areia demandam o

uso de grandes relações a/ag e isto provocou o aumento da porosidade total, no qual resultou

na redução do efeito benéfico do metacaulim (BATIS et al., 2005b).

Foi observado por Coleman e Page (1997) que houve um refinamento na estrutura

dos poros do concreto com a adição de 15% de metacaulim e uma significantiva redução

na taxa de ingresso (coeficiente de difusão) de íons cloreto. De fato, há uma forte evidência

de que o metacaulim influencia definitivamente na estrutura dos poros em pastas de cimento

Portland e produz substancialmente o refinamento de poros, conduzindo a significantes

mudanças nas propriedades de transporte de água e taxas de difusão de íons prejudiciais

(SABIR et al., 2001; KOSTUCH et al., 1993; SABIR et al., 2001; CABRERA;

NWAUBANI, 1998).

Zhang e Malhotra (1995) notaram que pastas de cimento contendo metacaulim

apresentaram maior capacidade de fixar íons cloretos comparadas a pastas de cimento sem

esta adição mineral. Resultados semelhantes foram obtidos por Coleman e Page (1997).

Capítulo 2 – Corrosão das Armaduras no Concreto

Observa-se, em geral, que a adição de metacaulim ao concreto de cimento

Portland, melhora sensivelmente suas características de permeabilidade, porosidade, difusão e

absorção, sugerindo que sistemas à base de cimento Portland e metacaulim possuem bom

desempenho em ambientes susceptíveis à corrosão das armaduras.

Capítulo 3 – Considerações sobre Técnicas Eletroquímicas para Avaliação da Corrosão

CAPÍTULO 3

CONSIDERAÇÕES SOBRE TÉCNICAS

PARA AVALIAÇÃO DA CORROSÃO

As técnicas para monitoramento da corrosão fornecem subsídios voltados ao

estudo e à avaliação qualitativa e quantitativa da atividade corrosiva em armaduras de

concreto. Este capítulo aborda aspectos acerca das inspeções visuais, da técnica de medida da

resistividade elétrica do concreto e das técnicas eletroquímicas, considerando o princípio das

técnicas, o arranjo da célula eletroquímica, os equipamentos utilizados e os critérios para

interpretação dos resultados.

Capítulo 3 – Considerações sobre Técnicas Eletroquímicas para Avaliação da Corrosão

3.1 ANÁLISES VISUAIS

A análise visual de uma edificação deteriorada é uma ferramenta importante para

auxiliar no diagnóstico de uma estrutura em concreto armado que se apresenta com fenômeno

de corrosão na armadura.

A análise visual deve ser realizada na etapa de inspeção preliminar da estrutura,

utilizando-se de lupas, fissurômetros, máquinas fotográficas, trenas etc. Entretanto,

informações sobre os agentes iniciadores da corrosão, a natureza e a morfologia do ataque, os

parâmetros de interface aço/concreto e a cinética do processo eletroquímico não são possíveis

de serem obtidas mediante avaliações visuais na estrutura.

Cabe ressaltar-se que estruturas de concreto armado em estágios avançados de

corrosão nas barras de aço podem apresentar características sintomatológicas típicas como

fissuração no sentido longitudinal às armaduras que estão em processo de corrosão, presença

de manchas “ferruginosas” oriundas dos produtos de corrosão na superfície do concreto,

fragmentação e destacamento do cobrimento, lascamento do concreto em estágios avançados,

perda de seção das barras de aço, exposição das armaduras corroídas, comprometimento da

aderência aço-concreto, flambagem de armaduras longitudinais de pilares em função do

decréscimo na seção de concreto, dentre outras (CASCUDO, 1997; CASCUDO, 2005).

O exame visual consiste em caracterizar todos os sintomas envolvendo a

manifestação patológica, bem como preparar um plano de trabalho mais detalhado para

desenvolver uma inspeção minuciosa (CASCUDO, 2005).

Capítulo 3 – Considerações sobre Técnicas Eletroquímicas para Avaliação da Corrosão

3.2 RESISTIVIDADE ELÉTRICA DO CONCRETO

O fenômeno de corrosão na armadura do concreto é dependente da resistividade

elétrica do concreto (condutividade iônica do eletrólito) e do acesso de oxigênio às barras.

A resistividade é dependente do teor de umidade e da permeabilidade do concreto,

além do grau de ionização do eletrólito (VARELA; GONZÁLEZ, 1990 apud CASCUDO,

1997). Sendo, portanto, um dos agentes controladores da atividade eletroquímica, podendo

inclusive ser considerado um parâmetro semiquantitativo para avaliação da corrosão, já que

velocidades de corrosão máximas ocorrem em concretos com altos teores de umidade (baixos

valores de resistividades) sem que haja saturação dos poros, o que dificulta o acesso do

oxigênio (FELIU; ANDRADE, 1988).

A resistividade de meios porosos depende fundamentalmente de sua composição,

microestrutura e teor de umidade e, conjuntamente com a disposição de oxigênio, essa

resistividade pode controlar a corrosão do aço, quando não passivado. O controle da corrosão

pela alta resistividade do meio que envolve o material metálico é, então, dito resistivo

(SELMO, 1997).

A medida de resistividade elétrica do concreto pode ser efetuada pelo método de

Wenner (dos quatro eletrodos ou quatro pontos) ou ainda pelo método dos três eletrodos,

normalizado no Brasil. O método de Wenner é normalizado pela ASTM G57 (ASTM, 2003a),

sendo inicialmente desenvolvido para medição da resistividade de solos. Por medir a

resistividade de uma camada superficial do concreto, a esse método são agregados os termos

“aparente superficial”. A NBR 9204 (ABNT, 1985) prescreve a determinação da resistividade

elétrica volumétrica de corpos-de-prova moldados ou de testemunhos extraídos do concreto

(CASCUDO, 1997).

Capítulo 3 – Considerações sobre Técnicas Eletroquímicas para Avaliação da Corrosão

A principal vantagem da técnica de resistividade elétrica superficial é a

possibilidade de uso in situ em estruturas de concreto, permitindo uma avaliação indireta da

ocorrência de atividade corrosiva no aço.

A técnica de resistividade elétrica aparente superficial do concreto baseia-se na

aplicação de uma corrente elétrica entre os eletrodos externos e a diferença de potencial

gerada entre os eletrodos internos propicia a medida de resistividade, por meio da Equação

3.1 (FELIU; ANDRADE, 1988; CASCUDO, 1997; BROOMFIELD, 1997):

(3.1)

Onde:

 é a resistividade elétrica do concreto em .cm;

a é o espaçamento entre os eletrodos em cm;

V é o potencial medido entre os eletrodos internos em Volts; e

I é a corrente aplicada aos eletrodos externos em Ampère.

A Figura 3.1 apresenta a aparelhagem para execução da medida de resistividade

elétrica superficial aparente e a execução do ensaio.

Figura 3.1 - (a) Aparelhagem para medição da resistividade do concreto e (b) execução do

ensaio de resistividade superficial do concreto (CASTRO, 2003).

 = 2

a (V/I)

Capítulo 3 – Considerações sobre Técnicas Eletroquímicas para Avaliação da Corrosão

Segundo a CNS FARNELL COMPANY (s.n.t.), um dos maiores problemas na

medida da resistividade superficial do concreto são as altas resistências elétricas no contato

entre os eletrodos e o concreto. Pesquisadores afirmam que valores altos ou relativamente

diferentes de resistência de contato entre eletrodos podem causar sérios erros na medida de

resistividade. Ainda, conforme CNS FARNELL COMPANY (s.n.t.) apesar da praticidade da

realização desses ensaios, diversos são os cuidados a serem tomados na utilização do

aparelho, como o espaçamento entre os eletrodos e as condições da superfície de contato. As

distâncias entre eletrodos devem ser as mesmas, e deve-se respeitar os espaçamentos máximos

e mínimos, de acordo com as dimensões do agregado e com a área de contato dos eletrodos.

Com relação à superfície de contato, os eletrodos devem estar saturados no momento da

realização do ensaio e, para tanto, são empregadas esponjas ou espumas saturadas de água nas

extremidades de cada eletrodo. A superfície de concreto deve apresentar-se livre de sujeiras e

gorduras.

Segundo Helene (1993), o concreto saturado de água comporta-se como um

semicondutor, com resistividade elétrica da ordem de 10

.m, enquanto que seco em estufa

ventilada pode ser considerado isolante elétrico com resistividade da ordem de 10

.m. Um

concretos de boa qualidade, em equilíbrio e em ambientes de baixa umidade relativa, a

resistividade é a da ordem de 10

.m a 10

.m.

Ainda segundo esse autor, a resistividade do concreto é atribuída à

comunicabilidade da rede de poros e à alta concentração dos íons Na

, Ca

, OH

e Cl

solução dos poros, ou seja, a movimentação dos íons no concreto está intimamente

relacionada à umidade contida nos poros dele.

A resistividade do concreto pode variar de 10 k.cm a 100 k.cm, dependendo

da umidade interna e da composição do concreto. Para uma umidade constante, a resistividade

aumenta com o tempo de hidratação do cimento e quando adições minerais (cinza volante,

Capítulo 3 – Considerações sobre Técnicas Eletroquímicas para Avaliação da Corrosão

escória de alto forno e sílica ativa) estão presentes ao concreto. A resistividade também

aumenta quando o concreto está seco ou carbonatado (POLDER; PEELEN, 2002; Portland

Cement Association - PCA, 2003).

Segundo Broomfield (1997), a resistividade elétrica é uma indicação da

quantidade, da dimensão e da tortuosidade da rede de poros do concreto, sendo

definitivamente afetada por uma série de fatores, a saber: qualidade do concreto, quantidade e

tipo de cimento, relação água/cimento, cura e aditivos utilizados na mistura.

Quanto ao efeito das adições minerais, Ferreira (2003) também notou o efeito

benéfico da utilização de adições minerais em relação à resistividade elétrica em concretos

sob à ação de cloretos. Dentre as adições, destacou-se a sílica ativa e o metacaulim.

Nos estudos de Abreu (1998), a adição de sílica ativa também possibilitou a

obtenção de concretos significativamente mais resistivos.

A resistividade elétrica também é influenciada pela relação água/cimento (a/c) do

concreto. À medida que a relação a/c diminui, a resistividade aumenta. Segundo informações

da Portland Cement Association - PCA (2003), a resistividade pode ter seu valor numérico

duplicado com a redução da relação a/c de 0,60 para 0,40.

Em geral, a resistividade elétrica do concreto aumenta com o tempo. Esse

acréscimo é observado tanto para concretos em cura úmida quanto em cura ao ar. Para cura

úmida, o aumento da resistividade ocorre principalmente devido ao aumento da hidratação do

cimento, enquanto que na cura ao ar a resistividade aumenta devida à diminuição da umidade

do concreto (LIMA, 2006).

Ferreira (2003), com relação ao ataque por íons cloreto, observou que para todas

as situações estudadas (concretos de referência e concretos com adições minerais) houve uma

queda abrupta da resistividade elétrica tão logo se iniciou o ataque por íons cloreto.

Capítulo 3 – Considerações sobre Técnicas Eletroquímicas para Avaliação da Corrosão

Cascudo (1997) relata que o processo de corrosão de um metal embebido no

concreto é, prioritariamente, dependente da fração da superfície metálica efetivamente em

contato com a fase líquida do concreto (superfície molhada). Esta superfície molhada está

associada à presença da fase líquida que preenche parcialmente os poros e capilares do

concreto. A resistividade elétrica, por sua vez, apresenta-se intimamente relacionada à

presença dessa fase líquida ou eletrólito.

O que se depreende da discussão anterior é que todos os fatores que levam ao

aumento da compacidade interna do concreto contribuem para o aumento da resistividade.

Seja, portanto, pelo refinamento de poros e densificação da pasta em virtude da ação das

adições minerais, seja pelo aumento da compacidade decorrente da redução da relação a/c,

pela maior idade ou maior eficiência do procedimento de cura, seja, enfim, por um processo

de carbonatação de camadas superficiais do concreto; em todos os casos a resistividade tende

a aumentar. Em contrapartida, o aumento da umidade do concreto, assim como maior

quantidade de íons na solução do poro, especialmente os cloretos, reduzem a resistividade.

Os critérios de avaliação indicados por Langford e Broomfield (1987 apud

BROOMFIELD, 1997) deduzem qualitativamente a taxa de corrosão e estão em

conformidade com os parâmetros de avaliação (probabilidade de corrosão) do Comite

Eurointernacional du Béton – CEB 192 (CEB, 1989 apud CASCUDO, 1997), que são

comumente utilizados para avaliação de estruturas de concreto, como segue na Tabela 3.1.

Tabela 3.1 - Parâmetros de avaliação da resistividade elétrica do concreto -

elaborada com base em Langford; Broomfield (1987 apud BROOMFIELD, 1997) e CEB 192

(1989 apud CASCUDO, 1997).

Resistividade do concreto Taxa de corrosão Probabilidade de corrosão

> 20 k.cm Baixa Desprezível

10 a 20 k.cm Baixa a moderada Baixa

5 a 10 k.cm Alta Alta

< 5 k.cm Muito alta Muito alta

Capítulo 3 – Considerações sobre Técnicas Eletroquímicas para Avaliação da Corrosão

Broomfield (1997) apontam uma associação da resistividade em relação à taxa de

corrosão, a partir de medidas de polarização linear ou resistência de polarização, conforme a

Tabela 3.2. Os autores ressaltam que a medida da resistividade deve ser efetuada

conjuntamente com as técnicas eletroquímicas para se obter um diagnóstico mais completo

das estruturas de concreto armado quanto à corrosão das armaduras.

Tabela 3.2 – Faixas de resistividade do concreto associadas ao estado de corrosão do

aço (BROOMFIELD, 1987).

Resistividade do

concreto

Taxa de corrosão

> 100 k.cm Não é possível distinguir entre passividade e atividade corrosiva.

50 a 100 k.cm Baixa.

10 a 50 k.cm Moderada a alta quando o aço está despassivado.

10 k.cm A resistividade não é um parâmetro de controle da corrosão.

Morris et al. (2004) comentam que a resistividade elétrica do concreto foi

proposta para ser um eficaz parâmetro para avaliar a probabilidade de corrosão na armadura

de aço, particularmente quando a corrosão é induzida por ataque de cloretos.

Morris et al. (2004) concluíram que provavelmente as barras de aço estão

próximas de encontrar o estado ativo de corrosão quando a resistividade está abaixo de

10 k.cm e tem comportamento passivo quando a resistividade do concreto está acima de

30 k.cm.

De acordo com esta correlação, quando a resistividade elétrica do concreto

aumenta de 2 para 100 k.cm, a quantidade limite de cloretos suficiente para despassivar a

armadura de aço e induzir o processo corrosivo aumenta de 0,44% para 2,32% em relação à

massa de cimento (MORRIS et al., 2004).

Capítulo 3 – Considerações sobre Técnicas Eletroquímicas para Avaliação da Corrosão

3.3 TÉCNICAS ELETROQUÍMICAS

As técnicas eletroquímicas permitem obter informações sobre os parâmetros

termodinâmicos e cinéticos do processo corrosivo e podem ser associadas com outros

métodos de avaliação. As técnicas a serem aqui descritas são os potenciais de corrosão,

resistência de polarização (Rp) e impedância eletroquímica.

As técnicas eletroquímicas de potenciais de corrosão, resistência de polarização e

impedância eletroquímica obtém uma boa correlação em estudos relativos à corrosão

induzidas por cloretos em estruturas de concreto armado expostas à ambientes marinhos

(CANUL; CASTRO, 2002).

Por meio das técnicas eletroquímicas em sistemas com condições de ensaio

padronizadas, é possível estimar a taxa de corrosão instantânea (I

corr

) da barra de aço no

concreto em dado eletrólito por procedimentos que variam conforme a técnica empregada

(SELMO, 1997).

Da mesma forma, Bauer (1995) estudando concretos com adição de escória de

alto forno submetidos ao processo de indução da corrosão sob à ação de íons cloreto,

salientou o bom desempenho das técnicas eletroquímicas de potenciais de corrosão e

resistência de polarização como instrumentos de monitorização da corrosão das armaduras.

As técnicas eletroquímicas são muito atrativas, pois buscam explanar as variáveis

intervenientes no processo eletroquímico de corrosão no momento em que se desenvolve o

fenômeno e não de forma global como as técnicas gravimétricas (NEPOMUCENO, 1992

apud BAUER, 1995).

Capítulo 3 – Considerações sobre Técnicas Eletroquímicas para Avaliação da Corrosão

3.3.1 Potenciais de Corrosão

A técnica de potenciais de corrosão é o procedimento de campo mais utilizado

para monitorar estruturas em concreto armado com vistas à corrosão de armaduras

(CASCUDO, 2005; MONTEMOR et al., 2003).

O potencial de corrosão de um eletrodo metálico versa o potencial eletroquímico

medido em relação a um determinado eletrodo de referência que possui potencial estável

(CASCUDO, 2005).

O eletrodo de referência é fabricado com um material de comportamento que não

depende do ambiente. Os mais comuns eletrodos de referência usados para o concreto armado

são cobre/sulfato de cobre, eletrodo de calomelano saturado e prata/cloreto de prata

(Ag/AgCl) (BENTUR; DIAMOND; BERKE, 1997).

O eletrodo de calomelano saturado (ECS) foi utilizado como eletrodo de

referência das pesquisas experimentais de Bauer (1995), Selmo (1997), Masfeld et al., (2000),

Poupard et al., (2004), Katri et al,. (2004), Batis et al., (2005a) e Miranda et al., (2005), além

de ser proposto pela ASTM C 876/91 (ASTM, 2003b).

A literatura relata o uso de eletrodo de prata/cloreto de prata como eletrodo de

referência em pesquisas com aditivos inibidores de corrosão e em pesquisas com concreto

contendo adições minerais (SUN et al., 2004).

Os eletrodos de referência utilizados por Polder e Peelen (2002) foram barras de

metal de óxido de titânio, sendo o potencial base próximo ao eletrodo de Ag/AgCl.

Basicamente, o eletrodo de calomelano saturado consiste em mercúrio (Hg

)

imerso num eletrólito com íons cloreto (KCl), sendo o potencial igual a +0,242 V a 25ºC em

relação ao eletrodo padrão de hidrogênio (CASCUDO, 1997; WOLYNEC, 2003) .

A magnitude do potencial elétrico (medido em relação ao eletrodo de referência)

indica a passividade ou a despassividade das barras de aço em peças estruturais de concreto,

Capítulo 3 – Considerações sobre Técnicas Eletroquímicas para Avaliação da Corrosão

sugerindo que potenciais mais eletronegativos direcionam a conclusões de maior

probabilidade de corrosão e menos negativos, a menor probabilidade.

A ASTM C876/91 (ASTM, 2003b) propõe metodologia de ensaio para obtenção

dos potenciais de corrosão de estruturas de concreto, bem como os critérios para avaliação

qualitativa da atividade corrosiva. A Tabela 3.3 apresenta os critérios e os parâmetros da

referida norma.

Tabela 3.3 – Critérios propostos pela ASTM C876/91 (ASTM, 2003b) para avaliação

qualitativa da atividade corrosiva.

Potencial de corrosão (mV)

Eletrodo de referência cobre

sulfato de cobre – ESC

Eletrodo de referência calomelano

saturado - ECS

Probabilidade de

corrosão

< - 350 < - 276 > 90%

- 200 a - 350 -126 a – 276 incerta

> - 200 > - 126 < 10%

Dos critérios expostos anteriormente, cabe uma observação: a de que tais faixas de

potenciais associadas à probabilidade de corrosão foram estabelecidas com base em

experiências norte-americanas em pontes, cujos agentes iniciadores de processo corrosivo

foram os íons cloretos (CASCUDO, 1997).

A Figura 3.2 apresenta um esquema convencional para medição dos potenciais

eletroquímicos de corrosão das armaduras.

Na Figura 3.2, nota-se que a configuração básica para aplicação da técnica de

potenciais de corrosão consiste basicamente em um voltímetro de alta impedância, eletrodo de

referência e uma esponja de alta condutividade para promover o contato elétrico entre este

último e a armadura de aço.

Capítulo 3 – Considerações sobre Técnicas Eletroquímicas para Avaliação da Corrosão

É importante salientar que o pólo negativo do voltímetro de alta impedância deve

ser conectado ao eletrodo de referência e o pólo positivo do voltímetro ao eletrodo de

trabalho.

Figura 3.2 - Configuração básica para aplicação da técnica de potencias de corrosão

(CASCUDO, 2005).

A Figura 3.3 apresenta os equipamentos utilizados e a execução do ensaio de

potencial de corrosão.

Figura 3.3 - Ensaio de potencial de corrosão: (a) equipamentos utilizados no ensaio e

(b) realização do ensaio (FERREIRA, 2003).

Capítulo 3 – Considerações sobre Técnicas Eletroquímicas para Avaliação da Corrosão

Os potencias eletroquímicos constituem uma ferramenta importante para mapear e

detectar áreas da estrutura com corrosão de armaduras, permitindo detectar áreas anódicas de

corrosão mesmo sem a manifestação visível do dano. Para obtenção dos mapas de potenciais,

desenha-se um quadriculado na superfície do concreto a ser analisado e mede-se os potenciais

em pontos eqüidistantes dessa malha demarcada. Com os potenciais medidos no quadriculado,

são traçadas curvas equipotenciais (potenciais iguais) e identifica-se áreas onde a presença de

corrosão seja provável (CASCUDO, 2005).

A técnica de potenciais de corrosão foi utilizada por Erdo du et al. (2004) para

determinar o coeficiente de difusão aparente de íons cloretos no concreto armado. Os

resultados encontrados apresentaram boa correspondência com os valores encontrados na

literatura.

A medida real do potencial do eletrodo de trabalho pode ser alterada pela posição

do eletrodo de referência, pelo tipo de cimento e pela presença de fissuras, obtendo-se, nestes

casos, uma medida de potencial aparente (MONTEMOR et al., 2003). A bibliografia relata

que outros fatores, tais como elevados teores de umidade, grandes concentrações de cloretos,

camadas superficiais do concreto com altas resistividades, elevada compacidade e espessura

de concreto de cobrimento e frente de carbonatação podem alterar as medidas de potencial

(SOLEYMANI; ISMAIL, 2004; MONTEMOR et al., 2003); CASCUDO, 2005).

3.3.2 Resistência de Polarização

A técnica de resistência de polarização (Rp) foi inicialmente desenvolvida por

Stern, Andrade e González (1978), Andrade (1985) e Stratfull (1973) apud Cascudo (1997)

entre os anos de 1957 e 1959, a partir de estudos descritos por Wagner e Traud (ANDRADE;

GONZÁLEZ, 1978a; ANDRADE; GONZÁLEZ 1978b apud CASCUDO, 1997). Entretanto,

medidas de resistência de polarização com compensação de queda ôhmica somente têm sido

Capítulo 3 – Considerações sobre Técnicas Eletroquímicas para Avaliação da Corrosão

aplicadas no início dos anos 1970, por Andrade e González na Espanha e fornecem

informações sobre a taxa de corrosão do aço (ANDRADE; GONZÁLEZ, 1978a.; SIMON,

1989 apud CASCUDO, 1997).

A determinação de resistência de polarização (Rp) é a mais importante técnica

eletroquímica utilizada para determinação da taxa de corrosão do aço no concreto armado

(SONG, 2000).

A técnica de RP emite resultados rápidos e possui caráter não-destrutivo, exigindo

somente danos localizados no concreto de cobrimento para permitir a conexão elétrica com a

armadura de aço (LAW et al., 2004).

A resistência de polarização é uma técnica eletroquímica não-destrutiva capaz de

estimar instantaneamente a taxa de corrosão de um metal. Entretanto, o método pode

apresentar restrições para aplicação in situ, dentre os quais: resistência ôhmica do concreto,

área desconhecida da armadura a ser polarizada e corrosão não-uniforme (KOURIL et

al., 2006).

Assim, a resistência de polarização (R

) ou polarização linear concebe a inércia

que um sistema qualquer possui em permitir um processo eletroquímico de corrosão, isto é, a

transferência de carga elétrica, por meio do eletrodo, possibilitando inferir quantitativamente

na velocidade ou taxa de corrosão (CASCUDO, 2005).

A técnica de medição é descrita na ASTM G59/57 (ASTM, 2003c) e exige

potenciostato e itens auxiliares. Nesta técnica, a polarização potenciodinâmica é baseada na

contínua troca do potencial de eletrodo nas “vizinhanças” do potencial de corrosão. Antes de

cada medida, o potencial de corrosão deve ser identificado em relação a um eletrodo de

referência (KOURIL et al., 2006).

Para o cálculo de Rp, a armadura de aço deve ser polarizada em relação ao

potencial de equilíbrio com uma pequena sobretensão que pode variar de 10 a 30 mV e a

Capítulo 3 – Considerações sobre Técnicas Eletroquímicas para Avaliação da Corrosão

corrente resultante é monitorada. A Rp é, então, dada pelo quociente da sobretensão aplicada

em relação à corrente induzida (LAW et al., 2004).

No arranjo do experimento para determinação de Rp, o contra-eletrodo é o

responsável pelo “salto” no potencial do eletrodo de trabalho na direção anódica ou catódica

com uma taxa de varredura constante (KOURIL et al., 2006).

A ASTM G59/91 (ASTM, 2003c) define Rp pela relação da Equação 3.2.

(3.2)

A Equação 3.2 expressa que a resistência de polarização de um eletrodo em

corrosão é definida como a inclinação da linha do potencial em relação à densidade de

corrente no ponto onde i=0 (KOURIL et al., 2006).

O valor de Rp pode ser usado para calcular a taxa de corrosão na forma de

densidade de corrente (i

corr

), por meio da equação de Stern – Geary, considerando o processo

controlado por ativação, expressa pela Equação 3.3 (SONG, 2000; CASCUDO, 2005;

KOURIL et al., 2006).

(3.3)

O coeficiente B, denominado de coeficiente de Stern-Geary pode ser obtido por

meio da Equação 3.4, onde os valores das inclinações de Tafel (ba e bc) devem ser

conhecidos.

(3.4)

As inclinações de Tafel são definidas por (SONG, 2000):

Icorr = B/Rp

Rp= (E)/(i) i=0, dE/dt  0

B = (ba.bc) / 2,3 (ba+bc)

Capítulo 3 – Considerações sobre Técnicas Eletroquímicas para Avaliação da Corrosão

(3.5)

(3.6)

Ia e Ic são taxas de reação anódica e catódica, respectivamente.

Segundo Bauer (1995) para que a Equação 3.3 e Equação 3.4 sejam aplicáveis, a

variação de potencial (E) deve ser no máximo de ± 20 mV em torno do potencial de

Corrosão (E

corr

A equação original de Stern-Geary foi derivada de um eletrodo em corrosão, sem

considerar a influência da distribuição não - uniforme das reações catódicas e anódicas.

Assim, essa equação pode ser aplicável em sistemas não polarizados com corrosão uniforme.

Entretanto, no concreto armado também é comum corrosão não - uniforme, dentro de

polarização por efeito de macro-célula ou por corrente imposta (SONG, 2000).

Na literatura, a equação de Stern-Geary é normalmente usada sem questionamento

das formas de corrosão (uniforme ou não-uniforme) ou das condições de polarização (no

potencial de corrosão ou não) e resultados incoerentes podem ser obtidos (SONG, 2000).

O valor do parâmetro B (26 e 52 mV) foi sugerido pela equação original de

Stern – Geary. Entretanto, Song (2000) relata que o valor do parâmetro B (não determinado

experimentalmente), pode conduzir a erros relativos de dois na determinação da taxa de

corrosão. Esse valor de B, normalmente utilizado, é principalmente baseado nas condições da

amostra (armadura de aço passiva ou ativa em torno do potencial de corrosão). Porém, na

prática, as situações de corrosão são mais complexas e a armadura de aço pode corroer-se

localizadamente ou podem ser polarizadas por correntes macro-galvânicas ou correntes de

fuga etc.; também, a redução catódica do oxigênio pode estar dentro do controle difusional ou

ativar a reação de controle. Portanto, segundo Song (2000), o valor proposto de B (não

determinado experimentalmente) deve ser cuidadosamente discutido para que não implique

|ba| = dE / d ln Ia

|bc| = - dE / d ln Ic

Capítulo 3 – Considerações sobre Técnicas Eletroquímicas para Avaliação da Corrosão

em erros na taxa de corrosão (SONG, 2000). Por fim, Andrade e Feliu (1991 apud BAUER,

1995) comentam que os erros no parâmetro B são pequenos em comparação com as

diferenças nos valores de i

corr

que ocorrem nos processos reais.

A bibliografia (BENTUR; DIAMOND; BERKE, 1997; CASCUDO, 1997;

BROOMFIELD, 1997) tem normalmente sugerido para B, o valor de B igual a 26 mV para o

aço em estado ativo de corrosão e 52 mV para a condição de passividade da armadura. Law

et al. (2004) adotou os referidos valores de para B acima e tomou valores de Rp menores que

10 k.cm

como sendo de aços passivos e maiores de 10 kcm

como sendo de aços em

condição ativa.

Law et al. (2004) comentam que a técnica de Rp pode ser usada para estimar a

perda de massa do aço quando a corrosão é induzida por cloretos. Para os seus experimentos

essa estimativa foi da ordem de 86%, sendo que a confiabilidade dos resultados foi maior para

a corrosão induzida por carbonatação do que a corrosão induzida por cloretos.

Em meios pouco condutores, como é o caso do concreto armado, a técnica de

resistência de polarização somente deve ser utilizada com procedimentos que descontem a

resistência do meio entre o eletrodo de referência e eletrodo de trabalho, dita queda ôhmica,

da resistência total do sistema (SELMO, 1997).

A resistência de polarização linear possui, segundo Broomfield (1997), a

limitação de que se detecta a taxa de corrosão instantânea, esta pode ser alterada em função da

temperatura e outros fatores. Faz-se necessário conhecer a taxa de corrosão integrada,

resultante de taxas médias de corrosão em um determinado período.

Mansfeld (1976) apud Kouril et al. (2006) comprovou que a linearidade das

curvas pode ser atendida unicamente em casos excepcionais, onde ba é igual a bc e que a

determinação de Rp por procedimentos de direta linearização podem conduzir a valores

incorretos por que nenhuma curva pode ser exatamente linear.

Capítulo 3 – Considerações sobre Técnicas Eletroquímicas para Avaliação da Corrosão

Muitos erros nos resultados de Rp originam-se da hipótese de que a curva de

polarização é linear, inclusive para especificar a sobretensão, normalmente de 10 mV. Esses

artifícios determinam a corrente a um dado potencial e calcula a inclinação entre este ponto, a

curva de polarização e a origem (E-Ecorr) (KOURIL et al., 2006).

As limitações e as considerações assumidas pela técnica de resistência de

polarização para quantificar a taxa de corrosão da armadura de aço no concreto é de

conhecimento no meio técnico-científico. Por isso, Holloway et al. (2004) sugerem adotar o

parâmetro de resistência de polarização apenas para medidas qualitativas em relação a um

concreto de referência e não sugerir correlações diretas com a taxa de corrosão eletroquímica.

Para medição correta da resistência de polarização, o potencial de corrosão deve

estar praticamente estacionário, antes da polarização imposta e altas taxas de polarização

contribuem para o estado não-estacionário do sistema pelo efeito da troca de capacitância da

dupla camada elétrica (KOURIL et al., 2006).

Rocchini (1999) comprovou experimentalmente que, do ponto de vista

matemático, não há nenhuma necessidade de estabelecer o intervalo de amplitude onde a

teoria de Stern-Geary é válida e que o aparecimento da tendência linear não é uma condição

necessária para obter resultados confiáveis e corretos das curvas de Rp, visto que a sua melhor

curva de polarização experimental obtida foi modelada por polinômios, sendo o polinômio de

grau quatro o mais apropriado

Montemor et al. (2003) salientam que a principal dificuldade para aplicação da

técnica de Rp em estruturas de concreto refere-se à distribuição não uniforme do sinal elétrico

aplicado ao contra-eletrodo de dimensão muito pequena em relação à estrutura em concreto

armado. Esse sinal então tende a dissipar-se com o aumento da distância do contra-eletrodo ao

longo do sistema metálico. Feliu et al. (1998) e González et al. (1991) apud Montemor et al.

(2003) desenvolveram pesquisas baseando no modelo de “linhas de transmissão”, sendo

Capítulo 3 – Considerações sobre Técnicas Eletroquímicas para Avaliação da Corrosão

proposto uma solução analítica para estimar a resistência de polarização e conferir a validade

do resultado por comparação da solução analítica com medidas diretas de Rp, obtidas por

condições padronizadas para realizar a distribuição uniforme do sinal aplicado à armadura.

Esse modelo demonstra que a resposta da armadura de grandes estruturas de

concreto ao sinal elétrico aplicado por meio do contra-eletrodo de dimensão muito pequena

pode ser modelado baseando-se na resposta da linha de transmissão. Duas abordagens são

possíveis, a saber: a primeira, usa a resposta de corrente resultante da aplicação da medida do

potencial na armadura com o auxílio de um pequeno contra-eletrodo, localizado na viga de

concreto. O segundo é baseado numa redução do potencial aplicado proporcional à distância

tendo como referencial o contra-eletrodo.

A técnica de Rp pelo anel de guarda permite a aplicação da técnica de Rp em

grandes estruturas de concreto, permitindo confinar um sinal elétrico em uma região definida

da estrutura sem que se conheça toda a área de distribuição uniforme do sinal elétrico

(FELIU, 1989).

Estudos de Bauer (1995) em concretos com adição de escória de alto forno

submetidos à ação de íons cloretos ou de carbonatação permitiram concluir que o emprego da

técnica de resistência de polarização para determinação da intensidade de corrosão

possibilitou avaliar de forma apreciável as diversas relações entre os fenômenos corrosivos

envolvidos. Por sua vez, as avaliações realizadas pelo mesmo autor, comparando-se perdas de

massa eletroquímicas e gravimétricas, confirmaram a adaptabilidade da técnica.

Feliu et al. (1998;1989) e González et al. (1991) apud Montemor et al. (2003)

distinguiram, portanto, o comportamento do aço no estado passivo (Rp entre 100 e

1000 K.cm

para um concreto sem cloretos) e estado ativo de corrosão (Rp entre 1 e

10 K.cm

para concretos com 3% de CaCl

Capítulo 3 – Considerações sobre Técnicas Eletroquímicas para Avaliação da Corrosão

A Figura 3.4 representa a técnica de anel de guarda. Os contra-eletrodos

permanecem com o mesmo potencial elétrico em relação ao eletrodo de trabalho (armadura de

aço) no qual é medida a corrente que flui do contra-eletrodo central. Por isso, enquanto o

contra-eletrodo auxiliar polariza localizadamente as barras, outro polariza as demais barras ao

redor da área central. A partir do instante em que a corrente do eletrodo central é conhecida, a

área da armadura é afetada e por isso a determinação de Rp pode ser executada

(MONTEMOR et al., 2003).

Figura 3.4 - Arranjo utilizado por Feliu (1989) e Montemor et al. (2003).

O desenvolvimento de sistemas de monitoramento portáteis e de fácil operação

fazem da resistência de polarização uma técnica adequada para determinação da taxa de

corrosão in situ em estruturas de concreto armado.

Rocchini et al. (1984) apud Rocchini (1996) demonstraram que a avaliação

precisa da taxa de corrosão depende da taxa de varredura do potencial. Observações

comprovaram que uma taxa de varredura de até 10 mV/s são satisfatórias.

Na Tabela 3.4, resumiu-se alguns aspectos de células - eletroquímicas encontradas

na literatura.

Volta

Barra de a

Cobrimento

do concreto

Potenciostato

T R A

T – Eletrodo de trabalho

R - Eletrodo de referência

A – Eletrodo auxiliar

Capítulo 3 – Considerações sobre Técnicas Eletroquímicas para Avaliação da Corrosão

Tabela 3.4 – Resumo de algumas células eletroquímicas encontradas na literatura.

Literatura Equipamento utilizado

Eletrodo de

referência

Contra-

eletrodo

Taxa de

varredura

(mV/s)

Polarização

(mV)

OBS

Kku e Mansfeld (2005) - - - 0,167 ± 10 -

Batis et al. (2005b) potenciostato/galvanostato modelo 263AE G&G. ECS grafite 0,100 -

Holloway et al. (2004) equipamento Solartron 1208. ECS - 0,167 ± 20 capilar de Lugging.

Katri et al. (2004)

potenciostato da Princeton Appplied Research

(PAR) modelo 173 conectado a um scanner PAR

modelo 175 (analisador de freqüência).

- - 0,500 ± 50 -

Soleymani et al. (2004)

potenciostato/galvanostato do fabricante da

Autolab General Purpose Eletrochemical System

(GPES).

prata/cloreto de

prata

aço

inoxidável

- ± 25 -

Malik et al. 2004 potenciostato EG&G modelo 273. ECS

aço

inoxidável

± 20

Sentido de varredura anódico

Dotto et al. (2004)

Wenking Potentiost Modelo St 72 e aparelho

Tektronix Oscilloscope Modelo TDS 320.

grafite - -

Batis et al. (2003) - ECS grafite - - -

Jung et al. (2003) potenciostato modelo M273 do fabricante EG&G. carbono

aço

inoxidável

0,167 ± 30 -

Capítulo 3 – Considerações sobre Técnicas Eletroquímicas para Avaliação da Corrosão

Literatura Equipamento utilizado

Eletrodo de

referência

Contra-

eletrodo

Taxa de

varredura

(mV/s)

Polarização

(mV)

OBS

Andrade et al. (2002) potenciostato SVC-2. ECS platina - - -

Joiret et al. (2002)

potenciostato PGZTAT 20 do fabricante

Ecochimie e Solartron (ECI 1286 junto com

analisador de freqüência modelo FRA 1255 para

as medidas de impedância).

ECS - - -

Usou um filtro analógico

(KEMO VBF 8) para

melhorar o sinal dos ruídos.

Polder e Peelen (2002), - óxido de titânio - - - -

Cascudo (2000)

potenciostato Princeton Applied Research – PAR

do fabricante EG&G, modelo 273 A e

potenciostato desenvolvido pela Universidade de

Brasília - UNB (BAUER, 1995).

ECS

aço

inoxidável

0,167 ± 10 Sentido de varredura anódico

Selmo (1997)

potenciostato da EG&G - Princeton Applied

Research – PAR

- - 0,167 ± 10 Sentido de varredura anódico

Canul e Castro (2002) - - - 0,060 ± 10

Sentido de varredura anódico

Bauer (1995)

potenciostato desenvolvido pela Universidade de

Brasília - UNB.

- - 0,167 ± 10

Sentido de varredura anódico

Capítulo 3 – Considerações sobre Técnicas Eletroquímicas para Avaliação da Corrosão

Na Tabela 3.4, pode-se notar que o eletrodo de referência de calomelano saturado

é bastante utilizado no arranjo da célula eletroquímica da literatura considerada, bem como a

polarização de ± 10 mV e a taxa de varredura de 0,167 mV/s.

A compensação da queda ôhmica na determinação de Rp não pode ser

negligenciada até mesmo quando a intensidade de corrosão é baixa dentro de um determinado

intervalo do potencial de polarização, porque sem tal condição, a interpretação dos resultados

experimentais pode ser completamente distorcida (ROCCHINI, 1996).

Estudos de Holloway et al. (2004) evidenciaram que não houve correlação entre

os resultados obtidos pela técnica de Rp e as inspeções visuais das barras de aço, onde o

sistema de proteção contra a corrosão, sugerido por meio da resistência de polarização, não

apresentou visualmente o melhor aspecto. Esta aparente incoerência nos resultados foi

justificada pelas dificuldades no uso da técnica de Rp para monitorar a corrosão no concreto

armado, já que é de conhecimento no meio técnico-científico que o valor da constante de

Stern-Geary (B) varia dependendo do estado da armadura (ANDRADE; GONZÁLEZ, 1978

apud HOLLOWAY et al., 2004), além das influências por transporte de massa

(HOLLOWAY et al., 2004).

Miranda et al. (2005) em estudos de corrosão nos sistemas aço/concreto obteve

boa correlação de valores de intensidade de corrosão deduzidos por meio da técnica de

resistência de polarização e por meio da técnica de pulsos galvanostáticos.

Experimentalmente, Rp pode ser obtida pela técnica de voltametria cíclica,

dependendo da amplitude do sinal de potencial imposto frente à polarização (BEAUDOIN;

RAMACHANDRAN, 2001).

A técnica de voltametria cíclica é uma das mais versáteis técnicas eletroquímicas

para estudos de espécies eletroativas.

Capítulo 3 – Considerações sobre Técnicas Eletroquímicas para Avaliação da Corrosão

A resistência de polarização (Rp) pode ser calculadas usando a Equações 3.7

(BEAUDOIN; RAMACHANDRAN, 2001).

(3.7)

Onde

 é a amplitude do potencial;

I é a corrente diferencial na varredura anódica.

A influência da temperatura na taxa de corrosão refere-se à reação de oxidação

que é afetada pela soma da energia de aquecimento que conduz a reação. A resistividade do

concreto também reduz com o aumento da temperatura e os íons tornam-se mais móveis e os

sais mais solúveis (BROOMFIELD, 1997).

Pesquisas de Law et al. (2004) confirmaram que o ambiente, onde as medidas são

tomadas, pode influenciar nos valores e na exatidão das medidas de Rp.

O aumento da saturação pode reduzir a velocidade de corrosão até a total demanda

de oxigênio, uma vez que os poros estão totalmente preenchidos com água, o oxigênio não se

difunde. De modo inverso, o concreto totalmente seco não tem eletrólito e não tem reações de

corrosão. Isto é devido à quantidade limite de oxigênio disponível para que os íons (Fe

)

permaneçam em solução sem formar sólidos (óxidos) que se expandem e provocam a

fissuração do concreto. Estruturas com poros totalmente saturados podem ter potenciais

altamente eletronegativos com corrosão.

3.3.3 Espectroscopia de Impedância Eletroquímica (EIS)

A técnica de espectroscopia de impedância eletroquímica foi usada inicialmente

em estudos de mecanismos de eletrocristalização de reações de oxi-redução e caracterização

Rp= / I

Capítulo 3 – Considerações sobre Técnicas Eletroquímicas para Avaliação da Corrosão

de microestruturas heterogêneas, como a cerâmica. Porém, na última década, esta técnica não-

destrutiva atraiu muitos pesquisadores para investigar respostas elétricas de sistemas de base

cimentícia (LOCHE et al., 2005).

A impedância eletroquímica possibilita o acesso a informações sobre os

mecanismos que ocorrem dentro dos sistemas pela aplicação de uma perturbação de potencial

senoidal na armadura de aço e medição da corrente que flui pela alteração da fase resultante

desta corrente. Várias medidas podem ser tomadas em freqüências normalmente de 1 kHz a

10 mHz, entretanto, esta técnica consome tempo para as medições e as informações podem

ser de difícil interpretação quando se refere ao desempenho de sistemas à base de cimento

Portland, além de ser inapropriada para aplicações de campo (LAW et al., 2004).

A EIS é a técnica que trabalha nos domínios da freqüência e sua concepção básica

envolve a combinação dos elementos do circuito elétrico passivo, tais como resistência,

capacitância e indutância. Quando um potencial alternado é aplicado a esses elementos, a

corrente resultante é obtida pela lei de Ohm, sendo uma ferramenta importante em estudos de

corrosão, pois permite informações sobre os mecanismos de reações de corrosão e filmes

superficiais do aço, podendo, inclusive ser usada em meios de baixa condutividade, como o

concreto, sem perturbar o sistema (MONTEMOR et al., 2003; SEKINE, 1997)

A impedância eletroquímica, ao contrário de técnicas estacionárias (curvas de

polarização anódica, por exemplo), permite a caracterização de forma não-destrutiva e não-

perturbativa ao concreto armado, da difusão da espécie agressiva dentro de materiais de base

cimentícia e da cinética das reações eletroquímicas que ocorrem na superfície do eletrodo de

aço (POUPARD et al., 2004).

A apresentação dos resultados da técnica de Impedância Eletroquímica pode ser

expressa em diagrama de Nyquist ou diagrama de Bode. O diagrama de Nyquist é um plano

real imaginário de coordenadas cartesianas, onde tem se nas abscissas o eixo real (em temos

Capítulo 3 – Considerações sobre Técnicas Eletroquímicas para Avaliação da Corrosão

resistivos) e nas ordenadas a parte imaginária (em termos capacitivos ou indutivos)

(CASCUDO, 1997).

A figura 3.5 apresenta um típico diagrama de Nyquist de uma célula

eletroquímica.

Figura 3.5 - Típico diagrama de Nyquist (POUPARD et al., 2004).

A Figura 3.5 expressa comportamentos característicos a seguir descritos

(POUPARD et al., 2004):

• A resistência do eletrólito Rc é dada pelas regiões de alta freqüência limitada pelo

diagrama;

• A resistência à troca de carga Rct é dada pelo diâmetro do arco da baixa freqüência;

• A resistência de polarização Rp é dada pelo limite da baixa freqüência (1 mHz-10

kHz).

Loche et al., (2005) também descreveram características comuns de espectros de

impedância, a conhecer:

• Em praticamente todos os casos, o gráfico complexo apresenta arcos capacitivos. O

primeiro arco (diâmetro R1) é atribuído a todos os materiais composto por uma fase sólida

Parte real

Parte imaginária

Controle Cinético

Controle de Warbur

Controle de trans

orte de massa

Capítulo 3 – Considerações sobre Técnicas Eletroquímicas para Avaliação da Corrosão

(poros contínuos e descontínuos), fase líquida e região de interface entre essas duas fases.

Esta fase provavelmente tem significante influência no comportamento elétrico do material.

Este arco é definido pela capacitância (C1) que pode ser acrescida em até 50% de seu valor

quando íons cloreto são adicionados a solução básica de Na

e K

dependendo de sua

concentração;

• O segundo arco é definido pela resistência R2 e pela capacitância C2. Este arco é

traçado somente quando duas condições são atendidas: a primeira, quando a amostra é

submetida a um campo elétrico e a segunda, quando íons cloreto são adicionados à solução.

Loche et al. (2005) comentaram que a resposta de impedância de um material depende

do alcance da freqüência, sendo que a separação dos domínios de freqüência em dois grupos

permitiram considerar que as freqüências de:

• 2 KHz<f<5 MHZ – onde o arco da alta impedância é obtido. É atribuída a

resistência do material e pode ser representado pelo circuito equivalente R1C1, onde os

elementos Rc estão em paralelo;

• 5 MHz<f<2 KHz – onde o pequeno arco é obtido. É a tradução do fenômeno de

interface anódica e catódica. Outro circuito equivalente R2C2 pode traduzir este

comportamento. C é um elemento de fase constante com ambos componente capacitivo e

fator de depressão do arco.

A capacitância elétrica de um material é preferivelmente governada pela troca da

taxa superficial entre a fase sólida e o eletrólito dentro dos poros e não pela seção da amostra

testada (LOCHE et al., 2005).

Contudo, a interpretação do espectro de impedância é algumas vezes difícil,

especialmente na presença de corrosão localizada, como é o caso de corrosão induzida por

íons cloreto (MANSFELD, 1988; MANSFELD et al., 1982 apud MONTEMOR et al., 2000).

Capítulo 3 – Considerações sobre Técnicas Eletroquímicas para Avaliação da Corrosão

Apesar de muitos estudos na interpretação do espectro de impedância,

comportamentos atípicos são possíveis, incluindo presença de seguimentos a baixas

freqüências conduzidos pela introdução do elemento de Wasburg em série com a resistência a

transferência de carga para calcular a resposta do processo faradaíco que ocorre na interface;

efeitos na alta freqüência que revelam a presença de filmes superficiais no aço e por fim, a

presença de semicírculos depressivos que sugerem um comportamento imperfeito dos

capacitores governado pela introdução de um elemento de fase constante no circuito

equivalente, como na Figura 3.6 proposta por Feliu et al. (1998) apud Montemor et al.

(2003).

Figura 3.6 - Circuito equivalente com Rs = resistência do eletrólito, Rp= resistência

a transferência de carga, CPE = elemento de fase constante e ZD= difusão de Wasburg (FELIU

et al., 1998 apud MONTEMOR et al., 2003).

Do ponto de vista matemático, Costa (1991) apud Selmo (1997) ressalta que os

diagramas de impedância precisam ser validados pelas condições, denominadas de Kramers-

Kronig, a saber:

a) causalidade, isto é, a resposta do sistema deve ser devida à perturbação

aplicada;

b) linearidade, a impedância deve ser independente da amplitude da perturbação;

Capítulo 3 – Considerações sobre Técnicas Eletroquímicas para Avaliação da Corrosão

c) estabilidade, o sistema deve retornar à sua condição inicial após cessada a

perturbação;

d) a impedância deve ser finita a ω  0 e a ω   e de valor contínuo e finito

entre as freqüências intermediárias.

Ford et al. (1998) apud Montemor et al. (2003) pela manipulação de alguns

parâmetros do sistema, como geometria do corpo-de-prova, microestrutura da química local e

esquema do eletrodo, concluiu que propriedades como os filmes passivos formados pelo ferro,

as reações na interface (Rp e capacitância da dupla camada elétrica), o volume de concreto e

as imperfeições do eletrodo adquiridas durante os ciclos de molhagem e secagem interferem

no tempo de ensaio.

Os diagramas de Bode e Nyquist são resultantes do somatório de processos em

ocorrência simultânea, numa dada célula eletroquímica, e podem ainda sofrer interferências

de ruídos de aparelhagem de ensaio, principalmente na região de alta freqüência, onde arcos

capacitivos também podem ser afetados por variações da distância do eletrodo de referência

ao eletrodo de trabalho, em meios de baixa condutividade (CHECHIRLIAN, 1993 apud

SELMO, 1997).

Cabe salientar-se que pesquisas de Sekine (1997) tratando de revestimentos

orgânicos de proteção à armadura contra a corrosão no concreto armado obtiveram boa

correspondência entre os resultados obtidos por meio da técnica de impedância e as

observações visuais à armadura e ao filme ou revestimento de proteção das barras de aço. Os

parâmetros eletroquímicos obtidos pela técnica de impedância obtiveram correlação com os

parâmetros obtidos por outras técnicas como interrupção de corrente e curvas de polarização.

O uso da espectroscopia de impedância eletroquímica baseia-se em princípios

análogos aos que justificam os métodos utilizados no equilíbrio em cinética química: tirando o

sistema ligeiramente do estado estacionário pela aplicação de uma perturbação ao sistema

Capítulo 3 – Considerações sobre Técnicas Eletroquímicas para Avaliação da Corrosão

eletroquímico, obriga-se o sistema a retornar a um novo estado estacionário. Como os vários

processos envolvidos mudam a taxas diferentes, a resposta pode ser analisada para examinar

cada parte do processo eletroquímico global (KEDDAM; GABRIELLI, 1992 apud SILVA,

2002).

As medidas de impedância de Ku e Mansfeld (2005) foram obtidas com

freqüências entre 100 kHz e 3 mHz.

Selmo (1997) concluiu que a técnica de impedância eletroquímica foi apropriada

para monitorar o processo de corrosão do aço em pastas de gesso no estado seco ou saturado,

mas apenas na ausência de processos expansivos característicos do material.

Capítulo 4 – Programa Experimental: Materiais e Métodos

CAPÍTULO 4

PROGRAMA EXPERIMENTAL:

MATERIAIS E MÉTODOS

O programa experimental foi realizado nos laboratórios do Centro Tecnológico de

Engenharia Civil de Furnas Centrais Elétricas S.A. e foi elaborado com o intuito de verificar o

comportamento de concretos contendo adições minerais quanto à durabilidade, mais

especificamente avaliando o seu desempenho quanto à corrosão de armaduras.

A escolha das variáveis para o programa experimental teve origem nos resultados

da primeira etapa de um projeto integrado sobre as características do concreto de cobrimento

e o seu papel na durabilidade das estruturas de concreto (CARASEK; CASCUDO, 2001).

Este projeto integrado foi desenvolvido pela Universidade Federal de Goiás em parceria com

Furnas Centrais Elétricas e com o Laboratoire Matériaux et Durabilité des Constructions do

Institut National de Sciences Appliquées – INSA em Toulouse (França). As variáveis desta

primeira etapa foram às adições minerais (utilizadas em substituição parcial ao cimento e em

massa), os procedimentos de cura e de moldagem para os concretos e a relação

água/aglomerante. A presente pesquisa contempla a segunda etapa desse projeto integrado e

tem como tema a avaliação do desempenho de concretos quanto à corrosão de armaduras

induzida por íons cloreto.

Desta forma, este capítulo apresenta os materiais, as variáveis, os corpos-de-

prova, os concretos estudados, os procedimentos de indução da corrosão e os ensaios para

monitoramento dos parâmetros eletroquímicos.

Capítulo 4 – Programa Experimental: Materiais e Métodos

4.1 VARIÁVEIS DO EXPERIMENTO

Com a finalidade de atingir os objetivos do trabalho, as variáveis estudadas neste

programa experimental foram subdivididas e descritas nos subitens a seguir:

4.1.1 Tipo/Teor de Adição Mineral

O tipo de adição mineral, empregada no concreto em misturas binárias e utilizada

em substituição parcial ao cimento Portland, com teores em massa, foi uma variável ao que se

propõe estudar. Assim, foram pesquisados, além da situação de referência (sem adições),

nomeada de (R), os sistemas com cinza volante (V) no teor de 25%, sílica ativa (S) no teor de

10% e metacaulim (M) nos teores de 10%, 20% e 30%, totalizando seis situações.

A definição do teor de substituição parcial de adição ao cimento (em massa) foi

efetuada com base em pesquisa bibliográfica e também com base nos estudos experimentais

efetuadas na primeira etapa da pesquisa por Castro (2003) e Ferreira (2003).

Optou-se por duas adições de alta reatividade (sílica ativa e metacaulim) que

apresentaram os melhores desempenhos e, por uma adição com baixo desempenho (cinza

volante), conforme resultados obtidos na primeira etapa da pesquisa. Salienta-se que os

estudos de caracterização desses concretos (resistência à compressão, módulo de deformação,

absorção de água por imersão e por capilaridade, ensaios de profundidade de carbonatação e

penetrabilidade de cloretos) foram efetuados por Ferreira (2003), Braun (2003), Castro (2003)

e Couto (2003).

4.1.2 Composição do Concreto pela Variação da Relação Água/Aglomerante

Capítulo 4 – Programa Experimental: Materiais e Métodos

Foram confeccionados concretos com relação água/aglomerante (a/ag) 0,40 e

0,55, observando as recomendações da Associação Brasileira de Normas Técnicas NBR 6118

(ABNT, 2003) que estabelece correspondência entre a qualidade do concreto pela variação da

relação a/ag, em massa e o grau de agressividade do ambiente e a espessura mínima de

cobrimento.

Assim como as adições minerais, a variação da relação a/ag propicia concretos

com diferentes propriedades relacionadas à sua durabilidade, tais como: permeabilidade a

líquidos e gases, resistividade elétrica, absorção de água, dentre outras.

Esta variável não sofreu alteração quando comparada com a primeira etapa da

pesquisa, permitindo desta forma, um melhor entendimento do desempenho dos concretos

frente à corrosão das armaduras.

4.1.3 Classe de Resistência

A classe de resistência dos concretos não foi uma variável pré-definida no

planejamento do programa experimental e sim concebida e calculada com os resultados

obtidos de resistência à compressão aos 91 dias de idade dos concretos. Optou-se por

apresentá-la posto à importância de estudar o desempenho de concretos de diferentes classes

de resistência no que tange à corrosão nas armaduras. Assim, com a escolha do desvio padrão

) de valor igual a 4 MPa e, a partir do f

ck,

classificou-se os concretos estudados de acordo

com a NBR 8953 (ABNT, 1992). Os grupos ou classes de resistência foram 20 MPa, 25MPa,

30 MPa, 35 MPa e 40 MPa, designados na presente dissertação de C20, C25, C30, C35 e

C4O respectivamente.

Os concretos foram submetidos à ação agressiva dos íons cloreto, o qual foi

responsável pela indução da corrosão eletroquímica.

Capítulo 4 – Programa Experimental: Materiais e Métodos

Foram geradas 12 situações de estudo na presente dissertação. Com o intuito de

tornar simples e objetiva a identificação dessas situações, criou-se uma codificação que

informasse ao leitor, de forma abreviada, as principais características dos concretos. Esta

codificação é apresentada na Tabela 4.1.

Tabela 4.1 – Codificação adotada no programa experimental.

Concreto

Relação

a/ag

Código

0,40 R4

Referência

0,55 R5

0,40 V4 Cinza Volante no teor de 25%

(em massa)

0,55 V5

0,40 S4 Sílica no teor de 10%

(em massa)

0,55 S5

0,40 M4_10% Metacaulim no teor de 10%

(em massa)

0,55 M5_10%

0,40 M4_20% Metacaulim no teor de 20%

(em massa)

0,55 M5_20%

0,40 M4_30% Metacaulim no teor de 30%

(em massa)

0,55 M5_30%

4.2 APRESENTAÇÃO GERAL DO EXPERIMENTO

A Figura 4.1 apresenta o fluxograma das variáveis contempladas no programa

experimental.

Capítulo 4 – Programa Experimental: Materiais e Métodos

Figura 4.1 – Fluxograma das variáveis do programa experimental.

4.3 MATERIAIS

Os ensaios de caracterização de todos os materiais utilizados na pesquisa foram

realizados no Departamento de Apoio e Controle Técnico – Furnas Centrais Elétricas S.A.

Os concretos utilizados neste trabalho foram confeccionados com cimento,

agregado miúdo e graúdo, adições minerais, aditivos e aço. A descrição desses materiais, bem

como suas principais características é apresentada nos subitens a seguir.

4.3.1 Cimento

O cimento empregado na produção dos concretos foi o cimento Portland

composto CP II-F 32, cuja caracterização química, física e mecânica está apresentada na

Tabela 4.2. A Figura 4.2 exibe o espectro da difração de raios X do cimento Portland.

a/ag

Programa Experimental

S M_10 M_20 M_30

a/ag

Capítulo 4 – Programa Experimental: Materiais e Métodos

Tabela 4.2 – Características químicas, físicas e mecânicas do cimento Portland.

Característica ou propriedade determinada Método de ensaio Resultado

Exigência

segundo NBR

11578

(ABNT, 1991)

Massa Específica (kg/dm

) NBR NM 23/1998 3,04 N.E*

resíduo na peneira 200 (%) NBR 11579/1991 1,7  12

resíduo na peneira 325 (%) NBR 12826/1993 12,1 N.E

Finura

área específica Blaine (m

/Kg) NBR NM 76/1998 386  260

início de pega (h) 2h  1 h

Tempos de

Pega

fim de pega (h)

NBR 11581/1991

3h  10 h

Água de Consistência - Pasta (%) NBR 11580/1991 27,0 N.E

3 dias 21,2  10

7 dias 29,5  20

Resistência à

compressão

28 dias

NBR 7215/1996

35,8  32 e  49

perda ao fogo NBR 5743/1989 6,57  6,5

resíduo insolúvel NBR 5744/1989 1,76  2,5

dióxido de silício (SiO

) 18,74 N.E

óxido de alumínio (Al

) 5,07 N.E

óxido de ferro (Fe

) 3,25 N.E

óxido de cálcio (CaO) 60,72 N.E

óxido de cálcio livre (CaO) 1,70 N.E

óxido de magnésio (MgO) 0,72  6,5

anidrido sulfúrico (SO

) 3,06  4,0

Componentes

químicos (%)

sulfato de cálcio (CaSO

)

Procedimento

FURNAS n.

1.02.135

(2)

5,20 N.E

óxido de sódio (Na

O) 0,32 N.E

óxido de potássio (K

O) 0,51 N.E

Álcalis totais

(%)

equivalente alcalino em Na

Procedimento

FURNAS n.

1.02.31

(2)

0,65 N.E

* N.E. = Não especificado.

(1) Fluorescência por raios X.

(2) Espectrofotometria de absorção atômica.

Capítulo 4 – Programa Experimental: Materiais e Métodos

Figura 4.2 – Difratograma do cimento Portland CP II-F 32.

4.3.2 Adições minerais

Nesta pesquisa experimental, as adições minerais empregadas foram: a cinza

volante (V), a sílica ativa (S) e o metacaulim (M). Cabe salientar, que as adições minerais

empregadas foram fornecidas por empresas que comercializam esses materiais, as quais não

forneceram informações adicionais sobre a sua forma de obtenção ou processamento, tais

como, tempo e temperatura de calcinação, tempo de moagem, etc.

A Tabela 4.3 exibe as principais características químicas e físicas destes materiais.

Os espectros da difração de raios X estão apresentados nas Figuras 4.3, 4.4 e 4.5.

Capítulo 4 – Programa Experimental: Materiais e Métodos

Tabela 4.3 – Principais características das adições minerais utilizadas.

Característica ou propriedade determinada

Método de

ensaio

Cinza volante Sílica ativa Metacaulim

Exigência

segundo a

NBR 13956

(ABNT, 1997)

(4)

Exigência

segundo a

NBR 12653

(ABNT,

1992)

(5)

Massa específica (kg/dm

)

NBR NM

23/1998

2,33 2,20 2,54 N.E* N.E*

Área específica BET (m

/kg) - 1500 15 990 21 250

 15 000 e 

30 000 N.E*

perda ao fogo NBR 5743/1989 1,23 4,12 4,29  6,00  6,00

(6)

dióxido de silício (SiO

)

61,99 91,05 46,7  85,00 N.E

óxido de alumínio (Al

) 23,30 0,17 41,41 N.E N.E

óxido de ferro (Fe

)

5,40 0,30 3,49 N.E N.E

óxido de cálcio total (CaO) 2,03 0,77 0,53 N.E N.E

óxido de magnésio (MgO)

1,91 0,75 0,53 N.E N.E

anidrido sulfúrico (SO

)

Procedimento

FURNAS

n. 1.02.135

(1)

- 0,52 0,61 N.E  5,00

(7)

óxido de sódio (Na

0,43 0,21 0,00 N.E N.E

óxido de potássio (K

3,01 0,27 0,25 N.E N.E

Componentes

Químicos (%)

equivalente alcalino em Na

Procedimento

FURNAS

n. 1.02.31

(2)

2,41 0,39 0,16  1,50 N.E

SiO

(%) - 90,69 91,52 91,60 N.E*  70,00

Índice de atividade pozolânica

(3)

com o cimento (%)

NBR 5752/1992 126 110 118 N.E* N.E*

* N.E. = Não especificado.

Obs.: Essas adições minerais são tratadas como produtos comerciais, portanto não possuem informações sobre os processos de queima e moagem.

(1) Fluorescência por raios X.

(2) Espectrofotometria de absorção atômica.

(3) Para misturas contendo as adições minerais nos mesmos teores utilizados na produção dos concretos.

(4) NBR 13956 (ABNT, 1997) - Sílica ativa para uso em cimento Portland, concreto, argamassa e pasta de cimento Portland - Especificação.

(5) NBR 12653 (ABNT, 1992) - Materiais pozolânicos: Especificações. Essa norma é utilizada para as demais adições minerais.

(6) Para materiais de classe N (no caso, metacaulim), a exigência do parâmetro perda ao fogo passa para valores  10,00%.

(7) Para materiais de classe N (no caso, metacaulim), a exigência do parâmetro anidrido sulfúrico passa para valores  4,00%.

Capítulo 4 – Programa Experimental: Materiais e Métodos

Figura 4.3 – Difratograma da cinza volante.

Figura 4.4 – Difratograma da sílica ativa.

Capítulo 4 – Programa Experimental: Materiais e Métodos

Figura 4.5 – Difratograma do metacaulim.

4.3.3 Agregados

O agregado graúdo utilizado na produção dos concretos foi à pedra britada de

rocha metamórfica micaxisto, classificada como número 1 de acordo com a norma brasileira

de especificação NBR 7211 (ABNT, 1983) e, de acordo com essa norma revisada

recentemente (ABNT, 2005), a brita empregada se classifica como zona granulométrica

9,5/25. O agregado graúdo definido para a pesquisa foi adquirido na região e teve única

procedência. Sua caracterização básica é apresentada na Tabela 4.4.

Capítulo 4 – Programa Experimental: Materiais e Métodos

Tabela 4.4 – Caracterização do agregado graúdo.

Ensaios realizados Método

Brita 19

Exigência

segundo a

NBR 7211

(ABNT, 1983)

Exigência

segundo

a NBR 7211

(ABNT, 2005)

Absorção de água (%) NBR 9937/1987 0,60 N.E* N.E*

Índice de forma (c/e) NBR 7809/1983 2,40 N.E* N.E*

Módulo de finura NBR 7217/1987 6,95 N.E* N.E*

Massa específica S.S.S. (kg/dm

) NBR 9937/1987 2,75 N.E* N.E*

Massa unitária - estado solto (kg/dm

) NBR 7251/1982 1,48 N.E* N.E*

Teor de argila e materiais friáveis (%) NBR 7218/1987 0,00 N.E* 3

Teor de material pulverulento (%) NBR 7219/1987 1,23  1,0  1

* N.E. = Não especificado.

Como agregado miúdo, utilizou-se areia natural quatzosa, classificada como fina

de acordo com a norma brasileira de especificação NBR 7211 (ABNT, 1983) e, de acordo

com os critérios da NBR 7211 (ABNT, 2005), o material se insere na zona utilizável inferior

de distribuição granulométrica. O agregado miúdo definido para a pesquisa também foi

adquirido na região e teve única procedência. Sua caracterização básica é apresentada na

Tabela 4.5.

Tabela 4.5 – Caracterização do agregado miúdo.

Ensaios realizados Método

Areia

natural

Exigência

segundo

a NBR 7211

(ABNT, 1983)

Exigência

segundo

a NBR 7211

(ABNT, 2005)

Absorção de água (%) NBR NM 30/2001 0,50 N.E* N.E*

Módulo de finura NBR 7217/1987 2,13 N.E* N.E*

Massa específica - Chapman

(kg/dm³) NBR 9776/1987 2,64 N.E* N.E*

Massa unitária - estado solto

(kg/dm³)

NBR 7251/1982 1,49 N.E* N.E*

Teor de argila e materiais friáveis

(%) NBR 7218/1987 0,26  1,5  3,0

Teor de material pulverulento (%) NBR 7219/1987 2,62  5,0  5,0

Impurezas orgânicas (+/- clara) NBR NM 49/2001 mais clara

não pode ser

mais escura que

a solução padrão 10%

* N.E. = Não especificado.

Capítulo 4 – Programa Experimental: Materiais e Métodos

As análises petrográficas do agregado miúdo e do agregado graúdo, bem como

suas composições granulométricas estão apresentadas no Anexo A.

4.3.4 Aditivos Químicos

Foram empregados dois aditivos aos concretos da pesquisa, um primeiro aditivo

plastificante com ação retardadora de pega (denominação comercial Plastiment VZ, da

empresa Sika), para ajustar o abatimento requerido de (80 ± 10 mm) e aumentar o tempo

disponível para moldagem dos corpos-de-prova, e um segundo aditivo superplastificante

(denominação comercial Sikament 300) nos casos em que a utilização apenas do plastificante

não foi suficiente para garantir a trabalhabilidade especificada, tendo seus tipos e teores

definidos no estudo de dosagem. As principais características dos aditivos estão apresentadas

a seguir na Tabela 4.6.

Tabela 4.6 – Caracterização dos aditivos químicos.

Tipo de aditivo Base

Massa

específica

Teor de

sólidos

Capacidade

de redução

de água

Nome comercial

Plastificante com ação

retardadora de pega

compostos

carboxilicos

0,50 26,0% até 10% Plastiment VZ

Superplastificante melamina 2,13 37,5% até 25% Sikament 300

Obs.: informações obtidas junto ao departamento de assistência técnica do fabricante.

4.2.5 Aço

Nesta pesquisa fez-se uso de aço carbono CA-50 com diâmetro nominal de 10

mm, adquiridos de dois fabricantes diferentes, e aço carbono CA-60 com 5 mm de diâmetro

nominal.

Capítulo 4 – Programa Experimental: Materiais e Métodos

4.4 CONCRETOS ESTUDADOS

Os concretos estudados tiveram o proporcionamento dos materiais definido em

estudo de dosagem, no qual se adotou o método utilizado por Furnas Centrais Elétricas S.A.,

que se fundamenta no desenvolvimento experimental de diversas combinações entre os

agregados (alterando o módulo de finura da mistura), de forma a minimizar o consumo de

cimento sem prejuízo da resistência mecânica e da trabalhabilidade do concreto.

Durante o desenvolvimento da dosagem, as misturas preliminares resultam em

gráficos que relacionam o módulo de finura com o consumo de água ou resistência à

compressão e relação água/cimento com resistência à compressão ou consumo de cimento.

Por fim, fazem-se alguns ajustes no teor de agregado miúdo. Por meio desses

gráficos, obtém-se o traço desejado. Este método é empregado usualmente por Furnas

Centrais Elétricas S.A no desenvolvimento dos mais variados concretos.

O estudo de dosagem resultou em dois traços de concretos de referência e, com

base neles, desenvolveu-se os traços dos concretos com adições. Para os concretos com

adições minerais, fez-se a substituição em massa de cimento (conforme seus teores) e para

que a mistura permanecesse sem alteração de volume, devido à diferença entre as massas

específicas dos aglomerantes, efetuou-se o ajuste da variação de volume por meio da alteração

da quantidade dos agregados (componentes inertes do concreto), mantendo-se a

proporcionalidade entre os agregados.

Desse modo, manteve-se a constância do volume da mistura e da massa de

aglomerante em todos os concretos de uma mesma relação a/ag, resultando em alterações

mínimas nos traços dos concretos.

Neste programa experimental os concretos apresentaram seis composições de

aglomerantes (cinco com adições e uma de referência) e duas relações a/ag (0,40 e 0,55);

Capítulo 4 – Programa Experimental: Materiais e Métodos

desta forma, foram estabelecidos doze traços de concreto para a moldagem dos corpos-de-

prova, conforme apresentado na Tabela 4.7 e Tabela 4.8.

A consistência do concreto foi fixada por meio do ensaio de abatimento do tronco

de cone, de acordo com a NBR NM 67 (ABNT, 1998) no valor de (80 ± 10) mm. Buscou-se,

desta forma, garantir um volume de pasta de cimento que proporcionasse trabalhabilidade

adequada aos procedimentos de moldagem dos corpos-de-prova.

Capítulo 4 – Programa Experimental: Materiais e Métodos

Tabela 4.7 – Dosagem dos concretos de relação água/aglomerante 0,40.

Tipo de adição Cinza Volante Sílica ativa Metacaulim

Concreto

referência

Teor de substituição parcial do

cimento em massa (%)

25 10 10 20 30 0

Relação água/aglomerante real

(1)

0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4

Traço em massa de aglomerante

(cimento:adição:areia:pedra) 0,90:0,10:0,77:2,07 0,75:0,25:0,77:2,05 0,90:0,10:0,78:2,08 0,80:0,20:0,77:2,07 0,70:0,30:0,77:2,06 1,0:0,00:0,78:2,09

Massa de aglomerante (kg/m

)

(cimento + adição)

552 552 552 552 552 552

Traço em massa de cimento

(cimento:adição:areia:pedra) 1,0:0,11:0,86:2,30 1,0:0,33:1,02:2,73 1,0:0,11:0,86:2,31 1,0:0,25:0,97:2,59 1,0:0,43:1,10:2,94 1,0:0,0:0,78:2,09

Consumo de cimento (kg/m

) 496,8 414 496,8 441,6 386,4 552

Teor de argamasssa

(2)

em massa-α (%) 46 46 46 46 46 46

platificante 0,15 0,15 0,16 0,15 0,15 0,15

Teor de aditivo

químico em relação

à massa de

aglomerante (%)

superplastificante 0,85 0,05 0 0,45 1,351 0

(1) Valor da relação água/aglomerante obtida após a correção da quantidade de água presente nos agregados e nos aditivos químicos.

(2) Onde α = (c+ad+a) x 100/(c+ad+m), sendo c= cimento, ad= adição , a= areia, p= pedra, m= a+p

Capítulo 4 – Programa Experimental: Materiais e Métodos

Tabela 4.8 – Dosagem dos concretos de relação água/aglomerante 0,55.

Tipo de adição Cinza Volante Sílica ativa Metacaulim

Concreto

referência

Teor de substituição - parcial do cimento

em massa de cimento (%)

25 10 10 20 30 0

Relação água/aglomerante real

(1)

0,55 0,55 0,55 0,55 0,55 0,55

Traço em massa de aglomerante

(cimento:adição:areia:pedra) 0,75:0,25:1,68:3,11 0,90:0,10:1,69:3,13 0,90:0,10:1,69:3,13 0,80:0,20:1,69:3,13 0,70:0,30:1,68:3,11 1,0:0,00:1,70:3,15

Massa de aglomerante (kg/m

) (cimento

+ adição) 368 368 368 368 368 368

Traço em massa de cimento

(cimento:adição:areia:pedra)

1,0:0,33:2,24:4,15 1,0:0,11:1,88:3,47 1,0:0,11:1,88:3,47 1,0:0,25:2,11:3,91 1,0:0,43:2,40:4,45 1,0:0,0:1,70:3,15

Consumo de cimento (kg/m

) 276 331,2 331,2 257,6 294,4 368

Teor de argamasssa

(2)

em massa-α (%) 0,46 0,46 0,46 0,46 0,46 0,46

platificante 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15

Teor de aditivo

químico em relação

à massa de

aglomerante (%)

superplastificante 0 0 0 0,00 0,60 0

(1) Valor da relação água/aglomerante obtida após a correção da quantidade de água presente nos agregados e nos aditivos químicos.

(2) Onde α = (c+ad+a) x 100/(c+ad+m), sendo c= cimento, ad= adição , a= areia, p= pedra, m= a+p

Capítulo 4 – Programa Experimental: Materiais e Métodos

4.4.1 Caracterização do Concreto Fresco

Os concretos no estado fresco foram caracterizados por meio das determinações

da consistência pelo abatimento do tronco de cone, segundo a NBR NM 67 (ABNT, 1998), da

massa específica, de acordo com a NBR 9833 (ABNT, 1987); e do teor de ar, conforme a

NBR NM 47 (ABNT, 2002). A Figura ilustra a realização desses ensaios.

(

4.6 - Ensaios realizados no concreto fresco: (a) abatimento do tronco de cone, (b)

massa específica e (c) teor de ar.

Os resultados médios desta caracterização estão apresentados na Tabela 4.9 e 4.10

e os resultados individuais estão constantes no mostrados no anexo B.

Capítulo 4 – Programa Experimental: Materiais e Métodos

Tabela 4.9 – Caracterização dos concretos de relação água/aglomerante 0,40 no estado fresco.

Tipo de adição Cinza Volante Sílica ativa Metacaulim

Concreto de

referência

Teor de substituição parcial do cimento em massa (%)

25 10 10 20 30 0

Relação água/aglomerante real 0,40 0,40 0,4 0,40 0,40 0,40

valor requerido (mm) 80±10 80±10 80±10 80±10 80±10 80±10

Consistência pelo

abatimento do tronco

de cone – NBR

NM67 (ABNT,

1998)

valor medido (mm) 95 110 70 60 70 85

Massa específica (kg/m

) - NBR 9833 (ABNT, 1987) 2360,20 2374,30 2374,30 2361,60 2361,60 2405,00

Teor de ar (%) - NBR NM 47 (ANBT, 2002) 1,40 1,00 1,30 1,30 1,20 1,40

Capítulo 4 – Programa Experimental: Materiais e Métodos

Tabela 4.10 – Caracterização dos concretos de relação água/aglomerante 0,55 no estado fresco.

Tipo de adição Cinza Volante Sílica ativa Metacaulim

Concreto de

referência

Teor de substituição - parcial do cimento em massa de

cimento (%)

25 10 10 20 30 0

Relação água/aglomerante real 0,55 0,55 0,55 0,55 0,55 0,55

valor requerido (mm) 80±10 80±10 80±11 80±11 80±11 80±10

Consistência pelo

abatimento do tronco

de cone NBR

NM67/1998

valor medido (mm) 110 70 90 85 80 75

Massa específica (kg/m

) - NBR 9833 (ABNT, 1987) 2401,50 2328,20 2391,10 2376,90 2376,30 2328,00

Teor de ar (%) - NBR NM 47 0,80 1,40 1,40 1,40 1,30 1,60

Capítulo 4 – Programa Experimental: Materiais e Métodos

100

4.4.2 Caracterização do Concreto Endurecido

A caracterização do concreto endurecido foi realizada utilizando-se de corpos-de-

prova cilíndricos (10 cm x 20 cm), os quais foram destinados apenas ao procedimento de cura

úmida (28 dias em câmara úmida, com umidade relativa maior que 90%).

Foram empregados os seguintes métodos para caracterização do concreto:

 ensaio de resistência à compressão de corpos-de-prova cilíndricos, seguindo as

prescrições da NBR 5739 (ABNT, 1994), para as idades de 7, 28 e 91 dias (Figura 4.7);

 determinação da absorção de água por capilaridade, seguindo as prescrições da

NBR 9778 (ABNT, 2005), para a idade de 28 dias (Figura 4.7).

Figura 4.7 – Ensaios no concreto endurecido: (a) ensaio de resistência à compressão

e (b) ensaio de absorção de água por capilaridade.

Quanto ao tamanho da amostra, foram utilizados 3 corpos-de-prova por idade e

por tipo de concreto para os testes de resistência a compressão, totalizando assim 144 corpos-

de-prova cilíndricos, considerando as 12 situações individuais.

Na Tabela 4.11 estão apresentados os resultados médios da resistência à

compressão nas idades de 7, 28 e 91 dias, absorção de água por imersão com 28 e 91 dias,

massa específica e índice de vazios nas idades de 91 dias. Considerando-se que o desvio

padrão adotado para o cálculo de fck foi de 4, obteve-se a classe de resistência dos concretos

Capítulo 4 – Programa Experimental: Materiais e Métodos

101

considerando a idade de 91 dias, conforme comentado em no item 4.1 alínea “c” e

apresentado na Tabela 4.12.

Capítulo 4 – Programa Experimental: Materiais e Métodos

102

Tabela 4.11 – Caracterização dos concretos no estado endurecido.

Resistência à compressão média (MPa)

Classe de

resistência

Absorção de

água por

imersão (%)

Índice de

vazios (%)

massa

específica

(kg/dm

)

Concreto

Teor de

adição

(%)

a/ag

7 dias 28 dias 91 dias 91 dias 28 dias 91 dias 91 dias

0,40 27,17 36,20 40,87 C35 6,29 12,14 2,6

Referência 0

0,55 21,57 29,30 30,53 C25 5,99 12,48 2,6

0,40 23,60 32,60 44,47 C40 3,63 13,22 2,6

Cinza volante 25

0,55 13,33 21,60 26,87 C20 4,93 12,05 2,6

0,40 28,83 44,00 47,00 C40 5,72 9,88 2,5

Sílica ativa 10

0,55 23,23 35,70 41,57 C35 5,40 9,56 2,6

0,40 37,37 38,30 46,43 C40 3,80 15,08 2,7

0,55 24,33 27,07 34,97 C30 4,70 13,11 2,7

0,40 35,53 42,60 46,10 C40 4,65 16,42 2,7

0,55 27,90 33,23 38,63 C30 4,98 13,81 2,7

0,40 35,37 41,83 45,93 C40 3,50 13,73 2,6

Metacaulim

0,55 26,60 31,70 39,20 C35 4,64 12,96 2,6

Tabela 4.12 – Resumo das Classes de Resistência.

Grupos de Classes de Resistência à Compressão

C20 C25 C30 C35 C40

V5 R5 M5_10 R4 S4

M5_20 S5 V4

M5_30 M4_10

M4_20

M4_30

Capítulo 4 – Programa Experimental: Materiais e Métodos

103

4.5 CORPOS-DE-PROVA

Para os estudos de ataque por cloretos foram moldados corpos-de-prova cúbicos

com arestas de 15 cm, armados com quatros barras longitudinais envolvidas por dois estribos.

A quantidade de barras desses corpos-de-prova foi concebida para que as medidas

eletroquímicas pudessem ser representadas por 4 repetições e as dimensões foram otimizadas

de forma a facilitar o manuseio do corpo-de-prova.

Como resultado desse processo de otimização, obteve-se que foi suficiente o

emprego de um corpo-de-prova por situação, totalizando 12 corpos-de-prova para

desenvolvimento do estudo de cloretos. Ressalta-se que cada corpo-de-prova representa, em

decorrência da quantidade de barras, um tamanho de amostra igual a quatro (n = 4), o que

permitiu quatro leituras individuais por ensaio.

As barras longitudinais em aço carbono CA-50, de diâmetro nominal de 10 mm e

comprimento de 15 cm, foram parcialmente inseridas no corpo-de-prova, de maneira que,

desse total de 15 cm de extensão, 12,5 cm ficaram embutidos no concreto e 2,5 cm ficaram

projetadas para fora do corpo de prova. As barras foram posicionadas garantindo-se o

cobrimento de 2,5 cm nas faces laterais e na face inferior (base do corpo de prova). Tal

cobrimento representa um dos valores nominais prescritos pela NBR 6118 (ABNT, 2003)

para duas situações possíveis, a saber: para vigas e pilares considerando a classe de

agressividade ambiental (CAA) igual a 1 ou para lajes considerando a CAA igual a 2. Como

estribos, foram empregadas barras de aço carbono CA-60 com diâmetro nominal de 5 mm. A

Figura 4.8 e a Figura 4.9 apresentam o modelo descrito do corpo-de-prova.

Capítulo 4 – Programa Experimental: Materiais e Métodos

104

Figura 4.8 – Detalhamento do corpo-de-prova: (a) armaduras e (b) vista lateral.

Figura 4.9 – Detalhamento do corpo-de-prova: (a) vista em planta e (b) aspecto final

do corpo-de-prova após a desmoldagem.

Além desses protótipos cúbicos foram moldados cilindros de 10 cm de diâmetro

por 20 cm de altura utilizados nos ensaios de caracterização dos concretos.

A seguir, são descritos os procedimentos de preparação das barras de aço e, na

seqüência, os detalhes da confecção das fôrmas.

a) b)

Capítulo 4 – Programa Experimental: Materiais e Métodos

105

4.5.1 Preparação das Barras de Aço

Os vergalhões foram cortados com disco de corte em pequenas barras de 15 cm de

comprimento e o acabamento das extremidades foi realizado por meio da passagem das

pontas irregulares em esmeril sob alta rotação.

Com objetivo de padronizar as condições superficiais das barras de aço, efetuou-se

uma limpeza química por meio de soluções básicas (hexametiltetramina). Entretanto, esse

procedimento não possibilitou a completa remoção dos óxidos visíveis das barras (Figura

4.10).

Figura 4.10 – (a) Limpeza química das barras de aço e (b) aspecto final das barras

após a limpeza química.

Para que a condição de padronização da superfície das barras fosse atingida, foi

necessário uma limpeza mecânica executada com escova circular acoplada em esmeril,

conforme a Figura 4.11.

a) b)

Capítulo 4 – Programa Experimental: Materiais e Métodos

106

Figura 4.11 – (a) Acabamento em pedra de esmeril da extremidade das barras de

aço e (b) limpeza da superfície metálica ao longo da barra de aço por meio de escova de aço

acoplada em aparelho rotacional.

O aspecto geral das barras de aço antes da limpeza química e após a limpeza

mecânica pode ser visto na Figura 4.12.

Figura 4.12 – Barra de aço antes e após a limpeza mecânica com escova de aço,

tendo-se óxidos visíveis.

Após o procedimento de limpeza, as barras foram acondicionadas em embalagens

plásticas hermeticamente fechadas para que as suas condições superficiais fossem mantidas e,

em seguida, as barras foram identificadas com o envolvimento de uma fita isolante enumerada

à extremidade da barra, conforme a Figura 4.13. Ao final, as barras foram novamente

acondicionadas em sacos plásticos com fechamento hermético.

a) b)

Capítulo 4 – Programa Experimental: Materiais e Métodos

107

Figura 4.13 – Identificação das barras de aço por meio de fita isolante enumerada.

Para proteger parte das barras que se projetaram para o exterior do corpo-de-

prova, assim como visando estabelecer no interior do concreto uma área metálica bem

definida exposta à corrosão, as barras de aço foram envolvidas com fita isolante em toda a

superfície metálica, exceto pela mencionada área exposta que ficou constituída na forma de

um “vão central” de 5 cm (conforme a Figura 4.14). Assim, foi estabelecida uma área

metálica rigorosamente definida, localizada no interior do corpo-de-prova.

Figura 4.14 – (a) Extremidades da barra envolvidas com fita isolante (b) Detalhe

“vão central” da barra (5 cm) exposto à ação corrosiva.

Para proporcionar maior proteção mecânica e facilidade de manuseio, sem o

receio de romper a proteção das barras, realizou-se sobre a região envolvida com fita isolante

uma pintura com resina epóxi.

Após a desmoldagem dos corpos-de-prova, procedeu-se a retirada da proteção de

epóxi e da fita isolante, em uma pequena região a 2,5 cm da extremidade exposta da barra.

a) b)

Capítulo 4 – Programa Experimental: Materiais e Métodos

108

Esta incisão visou permitir a passagem de um fio metálico (cabo de cobre de uso em

instalações elétricas), cujo objetivo era propiciar a conexão elétrica nos ensaios

eletroquímicos. Após a ligação do fio com a barra, esta era novamente envolvida com fita

isolante.

O revestimento das barras com fita isolante deu-se pela sua elevada capacidade de

envolver as nervuras da superfície metálica. A intenção em se deixar uma área metálica

exposta rigidamente delimitada é, principalmente, em função da precisão das medidas

eletroquímicas. Essa área lateral da barra estimada em 12,88 cm

(considerando a extensão

longitudinal de 5,0 cm, o diâmetro nominal de 10 mm e a presença das nervuras), constitui-se

em um dado de entrada para as técnicas eletroquímicas que determinam a velocidade de

corrosão, a saber, as técnicas de resistência de polarização e de impedância eletroquímica,

como se apresenta no item 4.7.3.3.

4.5.2 Preparação das Fôrmas

Os protótipos foram moldados em fôrmas de madeira de chapa compensada

plastificada de espessura 10 mm. As chapas da face de fundo foram perfuradas por broca

metálica de diâmetro 12 mm, de modo a garantir o correto posicionamento das armaduras

dentro do corpo-de-prova. As Figuras 4.15, 4.16 e 4.17 apresentam a fôrma utilizada.

Capítulo 4 – Programa Experimental: Materiais e Métodos

109

Figura 4.15 – Detalhamento das fôrmas: (a) placa de base perfurada e (b) aspecto

final da fôrma.

Figura 4.16 – Detalhamento das fôrmas: (a) montagem da fôrma com a armadura e

(b) corpo-de-prova após concretagem.

a) b)

Capítulo 4 – Programa Experimental: Materiais e Métodos

110

Figura 4.17 – (a) Fôrma dos corpos-de-prova destinados a estudos de corrosão: (a)

vista em planta e (b) vista em perspectiva.

Também foram utilizadas fôrmas cilíndricas metálicas de 10 cm de diâmetro por

20 cm de altura, cujos corpos-de-prova destinaram-se aos ensaios de resistência à compressão

e absorção de água por capilaridade.

Todas as fôrmas receberam uma película de desmoldante, de denominação

comercial Desmol CD, num intervalo de tempo não inferior a uma hora antes da moldagem,

conforme recomendação do fabricante. A Figura 4.18 ilustra a fôrma de madeira já com as

barras posicionadas, pronta para receber o concreto.

Figura 4.18 – Fôrma de madeira com as barras posicionadas, pronta para receber o

concreto.

a) b)

Capítulo 4 – Programa Experimental: Materiais e Métodos

111

4.6 MOLDAGEM, ADENSAMENTO, CURA E ARMAZENAGEM DOS CORPOS-DE-

PROVA.

A mistura do concreto foi realizada em betoneira pré-umedecida, com capacidade

para 1,2 m³, em ambiente de laboratório com variação de temperatura entre 24º C e 27º C.

A seqüência de introdução dos materiais na betoneira e o tempo de amassamento

do concreto seguiram os procedimentos recomendados pelo Laboratório de Concreto do

Centro Tecnológico de Engenharia Civil de Furnas Centrais Elétricas S.A.. A seqüência de

trabalho foi a seguinte:

 com betoneira parada, foram adicionados os agregados graúdo e miúdo e parte

da água;

 após uma pequena movimentação, com a betoneira parada, foram introduzidos

o cimento e a adição mineral;

 com a betoneira em movimento foram introduzidos o restante da água e os

aditivos plastificante e superplastificante diluídos.

Após a introdução de todos os materiais na betoneira procedeu-se seu movimento

por oito minutos ininterruptos. A descarga do concreto fresco foi feita diretamente ao chão

(com superfície limpa, não absorvente e estanque) nas proximidades das fôrmas. O transporte

foi realizado com carrinho de mão.

O concreto foi colocado nas fôrmas com auxílio de conchas (Figura 4.14) e o

adensamento realizado por vibrador elétrico de imersão (vibrador agulha). Para os corpos-de-

prova prismáticos (destinados aos ensaios de corrosão), o adensamento foi efetuado por meio

de mesa vibratória (Figura 4.19).

Capítulo 4 – Programa Experimental: Materiais e Métodos

112

Figura 4.19 - Colocação do concreto nas fôrmas e adensamento; (a) vibração dos

corpos-de-prova cilíndricos com vibrador de imersão e (b) vibração dos corpos-de-prova cúbicos

por meio de mesa vibratória.

No que se refere à concretagem dos corpos-de-prova, faz-se a ressalva de que as

concretagens foram divididas em 3 grupos, a saber:

 primeiro grupo - composto por concretos de referência (relação

água/aglomerante 0,40 e 0,55) e concretos com sílica-ativa (relação água/aglomerante 0,40 e

0,55), moldados em 05/04//2004;

 segundo grupo - composto por concretos com cinza volante (relação

água/aglomerante 0,30 e 0,40) e concretos com metacaulim nos teores de 10%, 20% e 30%

(relação água/aglomerante 0,40), moldados em 04/05//2004;

 terceiro grupo - composto por concretos com cinza volante (relação

água/aglomerante 0,55) e concretos com metacaulim nos teores de 10%, 20% e 30% (relação

água/aglomerante 0,55), moldados em 02/06//2004.

Após o término das moldagens, os corpos-de-prova de caracterização e os

protótipos cúbicos destinados aos ensaios de corrosão das armaduras foram deixados por 36

horas em ambiente de laboratório, sendo devidamente recobertos com papel filme. Em

seguida, eles foram desenformados e levados para a câmara úmida (temperatura de (23 ± 2)°C

e umidade superior a 90%), onde permaneceram até a idade de 28 dias (exceto por alguns de

caracterização, com ensaios aos 7 dias de idade). Aos 28 dias de idade, os corpos-de-prova

a) b)

Capítulo 4 – Programa Experimental: Materiais e Métodos

113

foram encaminhados ao local de armazenagem (Figura 4.18) até atingirem as idades de

ensaio. Os corpos-de-prova foram empilhados sobre paletes de madeira, evitando o contato

direto com a umidade do piso.

Figura 4.20 – Corpos-de-prova em local de armazenamento após período de cura úmida.

A cura, após a saída da câmara úmida, foi realizada em local seco e protegido de

intempéries, sob uma tenda coberta com lona plástica, com variações de temperatura e

umidade mais amenas que as variações do ambiente externo por um período 56 dias. O

período total de cura foi, então, igual à 84 dias.

4.7 MÉTODOS DE INDUÇÃO, DESENVOLVIMENTO E MONITORAMENTO DA

CORROSÃO DAS ARMADURAS SOB A AÇÃO DE CLORETOS.

Visando estudar a corrosão, avaliando a capacidade protetora dos diversos

concretos frente a íons cloreto foram aplicados procedimentos de ensaio a fim de induzir e

propagar a corrosão nas armaduras, monitorando-se a evolução da corrosão com o emprego

de parâmetros obtidos de técnicas eletroquímicas.

A avaliação dos concretos estudados sob a ação de cloretos consistiu em submeter

os corpos-de-prova a ciclos de imersão e secagem em solução agressiva rica em cloreto

Capítulo 4 – Programa Experimental: Materiais e Métodos

114

contendo NaCl diluído a 5% em massa ou 0,855 M

4.1

. Os ciclos foram semanais,

constituindo-se de 2 dias de imersão e 5 dias de secagem em ambiente com temperatura em

torno de 40ºC e umidade relativa do ar de (50 ± 5)%. Os corpos-de-prova, durante a imersão,

permaneceram em ambiente com temperatura controlada de em média (25 ±3)ºC e 55% de

umidade relativa do ar. A Figura 4.21 ilustra a etapa de imersão do ciclo indutivo de corrosão

por cloretos.

Figura 4.21 – Fase de imersão em solução agressiva contendo cloretos com

concentração de 5% de NaCl.

Segundo Cascudo (2000), os ciclos aceleram o fenômeno de corrosão, visto que

garantem condições facilitadas para a difusão do oxigênio, de forma a propiciar a ocorrência

mais rápida possível do processo. Geralmente, a corrosão de armaduras é controlada por

fenômenos de difusão de oxigênio, o que torna o processo catódico mais lento, portanto,

controlador do mecanismo eletroquímico, os ciclos de imersão e secagem atuam justamente

no sentido de aumentar a velocidade de transporte do gás O

até as proximidades das áreas

catódicas das armaduras. Por meio dos ciclos, o oxigênio pode difundir-se rapidamente pelo

ar, quando da secagem dos poros, e dissolver-se no eletrólito já próximo às armaduras,

quando do período de umedecimento do concreto. Há de se ressaltar também que, com o

decorrer dos ciclos, ocorre um acréscimo considerável na concentração de cloretos nos poros

4.1

Essa concentração de NaCl de 5% foi definida com base no trabalho de doutorado de Cascudo (2000), tendo

como referência a concentração aproximada da água do mar, igual a 3,5% (em massa).

b) a)

Capítulo 4 – Programa Experimental: Materiais e Métodos

115

do concreto. Isto se dá porque quando da secagem e conseqüente evaporação da água, os

cloretos, inicialmente presentes na forma iônica na solução, precipitam-se como sais nos

poros da pasta de cimento endurecida e a medida que vão ocorrendo novos ciclos, mais

cloretos vão sendo transportados para o interior do concreto, precipitando-se na secagem.

Assim a cada ciclo empreendido ocorre um incremento da quantidade de sal no concreto no e

o resultado final é um relevante aumento na concentração de cloretos solúveis na solução dos

poros.

Também Page et al. (1991) apud Bauer (1995) em investigações de

procedimentos de ingressos e cloretos (a partir de soluções), evidenciaram que metodologias

que envolvem ciclos de secagem e imersão ou contato com soluções de NaCl correspondem

aos regimes mais severos a nível de relação [CL

]/[OH

] (quanto à despassivação das

armaduras). Os mesmos autores concluíram ainda que em relação aos ensaios cíclicos, se

destaca o aspecto de que o teor de cloretos a determinadas profundidades é superior ao valor

calculado somente a partir dos coeficientes de difusão. Ressaltando-se desta forma que o

ingresso por absorção capilar é expressivo nos ensaios cíclicos.

A imersão foi realizada em reservatório prismático, estando o nível da solução a

aproximadamente ½ da altura dos corpos-de-prova, isto é, a 7,50 cm do topo dos corpos-de-

prova, para evitar o contato direto da solução com a parte externa das barras de aço. A solução

foi substituída a cada 28 dias, de forma a garantir um nível de aeração suficiente para o

desenvolvimento da corrosão.

Conforme comentado no item 4.7, os corpos-de-prova foram concretados no ano

de 2004 e a concretagem foi executada em datas diferentes formando 3 grupos distintos:

grupo 1 - composto por concreto referência e concreto com sílica ativa de relações

água/aglomerante 0,40 e 0,55; grupo 2 - formado por concretos com cinza volante (relação

a/c 0,30 e 0,40) e concretos com metacaulim nos teores de 10%, 20% e 30% e de relação

Capítulo 4 – Programa Experimental: Materiais e Métodos

116

água/aglomerante 0,40; e grupo 3 - constituído por concretos com cinza volante (relação a/c

0,55) e concretos com metacaulim nos teores de 10%, 20% e 30% e de relação

água/aglomerante 0,55.

A idade para início da indução e aceleração da corrosão para os concretos do

grupo 1 foi de 688 dias, para os concretos do grupo 2 foi de 656 dias e para os concretos do

grupo 3 foi de 645 dias. Essas diferenças nas idades entre os grupos de concretos foram

consideradas desprezíveis frente ao tempo total de cura considerando, que variam entre 1,8 e

1,9 anos, tendo em vista que as alterações físicas da pasta de cimento que podem ocorrer

nessa faixa de idade dos concretos são ínfimas. O fato de se esperar quase dois anos para o

início do ataque por cloretos se deve a questões operacionais do projeto. Esse período

relativamente longo, contudo, não se constituiu em prejuízo técnico para o estudo; pelo

contrário, permitiu alcançar maior maturidade para os concretos, em especial àqueles nos

quais são esperadas as reações pozolânicas. Também permitiu a plena consolidação da

película de passivação do aço característica de cada tipo de concreto.

Salienta-se que todos os corpos-de-prova foram submetidos às mesmas condições

de ataque por íons cloretos, totalizando 308 dias (44 ciclos) de submissão à condição

agressiva de cloretos.

O monitoramento da corrosão nas barras de aço embutidas no concreto foi

realizado com auxílio de inspeções visuais e do emprego da técnica de resistividade elétrica

superficial aparente, além do emprego de técnicas eletroquímicas de potencial de corrosão,

resistência de polarização e impedância eletroquímica, conforme descreve-se na seqüência.

Capítulo 4 – Programa Experimental: Materiais e Métodos

117

4.7.1 Inspeções Visuais

A inspeção visual foi efetuada mediante acompanhando do surgimento de

manchas de corrosão e fissuras na superfície do concreto, bem como observação dos produtos

de corrosão formados na superfície das barras de alguns concretos.

4.7.2 Resistividade Elétrica Superficial Aparente do Concreto

A resistividade elétrica superficial aparente do concreto foi medida pelo método

de Wenner (quatro pontos), normalizado pela ASTM G 57/1995 (ASTM, 2003a). Para tanto,

foi empregado um aparelho portátil de medição de resistividade (resistivity meter), da marca

Proceq, mostrado na Figura 4.22.

Figura 4.22 – (a) Aparelho utilizado para medição da resistividade do concreto e (b)

execução do ensaio de resistividade superficial do concreto.

Este ensaio foi realizado após as medidas eletroquímicas e consiste na utilização

do equipamento mencionado anteriormente, posicionando os quatro eletrodos na superfície do

concreto e lendo diretamente no visor os valores de resistividade.

A avaliação da resistividade seguiu os critérios do CEB 192, citado por

CASCUDO (1997), que consiste da relação entre faixas de valores de resistividade e

probabilidades de corrosão, quais sejam:

 resistividade superior a 20 kΩ.cm: probabilidade de corrosão desprezível;

b) a)

Capítulo 4 – Programa Experimental: Materiais e Métodos

118

 resistividade de10 a 20 kΩ.cm: probabilidade de corrosão baixa;

 resistividade de 5 a 10 kΩ.cm: probabilidade de corrosão alta;

 resistividade inferior a 5 kΩ.cm: probabilidade de corrosão muito alta.

4.8 Técnicas Eletroquímicas

As técnicas eletroquímicas empregadas foram: potencial eletroquímico de

corrosão, resistência de polarização e impedância eletroquímica.

As medidas eletroquímicas foram tomadas imediatamente após a saída dos

corpos-de-prova da imersão.

O equipamento utilizado para execução das medidas eletroquímicas foi um

potenciostato Voltalab 40 PGZ 301, versão 1.6, fabricado pela Radiometer Analytical e

gerenciado pelo software Voltamaster 4, versão 6.02. Na figura 4.23 é apresentado o

potenciostado utilizado e na Figura 4.24 é apresentada a interface do software Voltamaster,

que gerencia o potenciostato.

Figura 4.23 – Potenciostato utilizado tipo Voltalab 40 PGZ 301 versão 1.6.

Capítulo 4 – Programa Experimental: Materiais e Métodos

119

Figura 4.24 – Interface do software Voltamaster 4, versão 6.02.

Cabe salientar-se que o potenciostato utilizado possui uma “célula dummy” ou

“rcb 200”, que consiste em um circuito eletro-eletrônico padrão cuja finalidade é a de conferir

a calibração do referido equipamento. A célula padrão pode ser vista na Figura 4.23. Ao longo

do trabalho, vários testes foram efetuados para verificar essa calibração.

Figura 4.25 – “Célula dummy” ou “rcb 200” do potenciostato Voltalab 40 PGZ 301,

versão 1.6.

Para execução das medidas eletroquímicas, foi utilizada uma gaiola de Faraday,

devidamente aterrada

4.2

, com a finalidade de evitar quaisquer interferências nas medidas

eletroquímicas. Estudos e testes iniciais comprovaram a importância do uso da gaiola no

4.2

A célula de corrosão, isto é, o corpo-de-prova contendo os três eletrodos conectados, permanecia sempre

dentro da gaiola de Faraday durante a execução das medidas eletroquímicas. Este procedimento tinha caráter

preventivo e visava evitar que eventuais campos eletromagnéticos externos causassem interferência nas medidas

Capítulo 4 – Programa Experimental: Materiais e Métodos

120

presente programa experimental, principalmente em função da ordem de grandeza das

correntes (nA/cm

e μA/cm

) medidas nas armaduras de aço embutidas ao concreto. Este

estudo será disposto no anexo E. A gaiola de Faraday utilizada no programa experimental e,

apresentada na Figura 4.26, é formada por uma liga de alumínio.

Figura 4.26 – Gaiola de Faraday utilizada durante as medidas eletroquímicas

O eletrodo de calomelano saturado foi empregado como eletrodo de referência e

consiste de mercúrio, coberto por uma pasta de cloreto mercuroso (Hg

), imerso em um

eletrólito contendo íons de cloreto, usualmente de uma solução saturada de cloreto de potássio

(KCl). Seu potencial de redução com relação ao eletrodo padrão de hidrogênio é igual a

+ 0,242 V a 25

C (CASCUDO, 1997).

O eletrodo de trabalho foi constituído pela barra da armadura do próprio corpo-de-

prova de concreto, conectada ao fio metálico, conforme comentado no item 4.6.1 e por fim,

sendo ligada ao potenciostato por meio de conexão tipo “jacaré”.

O contra-eletrodo utilizado foi constituído por uma chapa de aço inoxidável

disposta em uma face lateral do corpo-de-prova e fixada por cinta elástica. Entre a chapa de

aço e a superfície do concreto foi inserida uma esponja umedecida com água para favorecer o

contato elétrico entre as duas partes.

Capítulo 4 – Programa Experimental: Materiais e Métodos

121

A configuração básica utilizada para medição eletroquímica consistiu numa célula

de corrosão ligada a um potenciostato, conforme a Figura 4.27. Essa célula de corrosão foi

constituída por 3 eletrodos, a saber: eletrodo de trabalho, eletrodo de referência e contra-

eletrodo, conforme a Figura 4.28.

Figura 4.27 – (a) Célula de corrosão ligada ao potenciostato e ao computador.

Figura 4.28 – (a) Configuração para medição dos parâmetros eletroquímicos (b)

detalhe da célula eletroquímica.

a) b)

contra – eletrodo

em placa de aço

inoxidável.

eletrodo de

trabalho

eletrodo de

referência - ECS

Capítulo 4 – Programa Experimental: Materiais e Métodos

122

Nos subitens a seguir serão apresentadas as técnicas eletroquímicas utilizadas

neste programa experimental.

4.8.1 Potencial de Corrosão Eletroquímico

Os corpos-de-prova prismáticos foram monitorados ao longo do tempo por meio

da técnica de potencial de corrosão, de acordo com o método da ASTM C 876/91 (ASTM,

2003b).

Antes do início dos ciclos de imersão e secagem e até os 91 dias de idade, todos

os corpos-de-prova foram monitorados semanalmente quanto ao potencial de corrosão.

Durante esse período, foi possível constatar a passivação de todas as armaduras embutidas nos

corpos-de-prova em estudo. Entre a idade de 91 e as idades de 685 dias de idade, 653 dias de

idade e 642 dias de idade, respectivamente para os grupos 1, 2 e 3, os corpos-de-prova

permaneceram em ambiente coberto e protegido de intempéries. Somente no 686º, no 654º e

no 643º dias de idade, deu-se início à indução e aceleração da corrosão por meio dos ciclos de

cloretos, passando-se a registrar os potenciais no instante imediatamente posterior à saída dos

corpos-de-prova do tanque de imersão, ou seja, ao final de cada período de imersão para cada

um dos ciclos realizados. Isto significou uma medida semanal até as idades de 975, 957 e 947

dias (respectivamente para os grupos 1,2 e 3), 308 dias de ataque, o que corresponde a

44 ciclos para todos os corpos-de-prova.

A avaliação dos resultados das medidas de potencial de eletrodo foi feita de

acordo com os critérios da ASTM C 876/1991 (ASTM, 2003b), o qual associa os valores de

potencial à probabilidade de corrosão com as seguintes faixas de potenciais (medidas com

eletrodo de referência de calomelano saturado - ECS):

 potencial mais positivo que -126 mV: probabilidade de corrosão < 10%;

Capítulo 4 – Programa Experimental: Materiais e Métodos

123

 potencial de -126 mV a -276 mV: probabilidade de corrosão incerta;

 potencial mais negativo que -276 mV: probabilidade de corrosão > 90%.

4.8.2 Resistência de Polarização

Com o emprego da técnica de resistência de polarização (Rp), pode-se estimar

eletroquimicamente a velocidade instantânea de corrosão. Para se realizar as medidas de

resistência de polarização, aplicou-se em cada uma das barras analisadas, isto é, no eletrodo

de trabalho, uma pequena polarização em torno do potencial de corrosão (Ecorr) de ±10 mV,

adotando-se para tanto um procedimento potencio dinâmico, com taxa de varredura de

10 mV/min ou 0,167mV/s e varredura no sentido anódico.

Cabe salientar-se que os valores de Rp foram obtidos por meio da técnica de

voltametria cíclica, disponibilizada pelo software Voltamaster 4, e que permite a

compensação de queda ôhmica do tipo dinâmica, isto é, a cada ponto na curva de voltametria

é realizada uma rápida impedância corrigindo os valores de resistência ôhmica do concreto.

A taxa de corrosão (I

corr

) foi calculada dos valores obtidos da resistência de

polarização, por meio da Equação 4.1 abaixo.

(4.1)

Onde I

corr

é a taxa de corrosão em μA/cm

B é a constante de Stern-Geary. Para o presente trabalho, adotou-se os

valores de 26 mV, para valores de potencial de corrosão mais eletronegativos que -276 mV

(ECS) e 52 mV, para valores mais positivos que -276 mV (ECS).

Rp é a resistência de polarização em Kcm

, obtida pela técnica de voltametria

cíclica.

corr

= B/Rp

Capítulo 4 – Programa Experimental: Materiais e Métodos

124

Os valores adotados quando do cálculo da taxa de corrosão foram os propostos

por Alonso e Andrade (1990), segundo Tabela 4.13.

Tabela 4.13 - Correlação entre densidade da corrente de corrosão, taxa

de penetração da corrosão e a classificação.

Densidade da

corrente de corrosão

(μA/cm

)

Taxa de penetração da

corrosão (μm/ano)

Classificação

< 0,2 < 2,2 Desprezível

> 0,2 > 2,2 Início de corrosão ativa

~ 1,0 ~ 11,0 Ataque importante, mas não severo

> 10,0 > 110,0 Ataque muito importante

Um exemplo de uma curva de voltametria cíclica pode ser vista na figura 5.29.

Figura 4.29 – Curva de voltametria cíclica obtida pelo software Voltamaster 4

versão 6.02.

O software Voltamaster 4, versão 6.02, determina o valor de Rp por meio da 2º

equação de Stern, conforme a Figura 4.30.

Capítulo 4 – Programa Experimental: Materiais e Métodos

125

Figura 4.30 – Curva de voltametria cíclica obtida pelo software Voltamaster 4,

versão 6.02 e determinação do valor de Rp por meio da 2º equação de Stern.

4.8.3 Espectrometria de Impedância Eletroquímica

As medidas de impedância eletroquímica foram realizadas mediante a aplicação

de um sinal alternado de 10 mV de amplitude, varrendo-se uma faixa de freqüência de

100 kHz a 10 mHz e com 20 pontos por década, faixa esta considerada pela literatura

específica sobre o assunto, como suficiente para avaliar os principais fenômenos envolvidos .

Foram traçados diagramas de Nyquist. Em função do prolongado tempo de ensaio

para varrer as baixas freqüências (cerca de 40 minutos), foram escolhidas duas barras em cada

corpo-de-prova para a execução do ensaio de impedância eletroquímica.

Essa técnica foi aplicada nas referidas barras antes do 1º ciclo. Após o 10º ciclo, a

impedância foi aplicada a cada semana alternada, de forma que intervalo entre uma medição e

outra fosse de 14 dias. Na Figura 4.31, é apresentada a interface do software Voltamaster 4,

versão 6.02, para o diagrama de Nyquist da impedância eletroquímica.

Curva

Experimental

Parábola

Densidade da

corrente

Inclinação da

tangente = Rp

Potencial

Capítulo 4 – Programa Experimental: Materiais e Métodos

126

Figura 4.31 – Diagrama de Nyquist da técnica de impedância eletroquímica, obtida

por meio do software Voltamaster 4, versão 6.02.

4.9 Análise Estatística dos Dados

Com a finalidade de obter uma melhor interpretação dos resultados, os valores

obtidos de resistividade elétrica e de potencial de corrosão foram submetidos à análise

estatística. Assim, efetuou-se para cada parâmetro avaliado, duas análise, a saber, a primeira

contempla o desempenho de sistemas com adições, abrangendo concretos de referência, cinza

volante, sílica ativa e metacaulim no teor de 10% e a segunda análise estatística envolve a

avaliação do desempenho dos concretos com os três teores de metacaulim utilizados.

A análise estatística dos fatores que exercem influência nessas variáveis

dependentes foi realizada por meio de um projeto fatorial com dois fatores fixos, quais sejam

Capítulo 4 – Programa Experimental: Materiais e Métodos

127

relação a/ag e tipo de concreto ou relação a/ag e teor de metacaulim. O modelo estatístico que

de uma forma geral expressa as análises realizadas está representado na Equação 4.2.

(4.2)

Onde:

Xij = modelo estatístico com 2 fatores a níveis fixos;

µ = média geral;

i = efeito da relação a/ag;

j = efeito do tipo de concreto ou o efeito do teor de metacaulim;

ij = efeito da interação entre relação a/ag e o tipo de concreto ou efeito da

interação entre relação a/ag e do teor de metacaulim;

 (ij)m = termo de erro, m = 1,2 ... n (n corresponde ao número de repetições dos

ensaios de resistividade e potencial de corrosão para cada situação estudada, n=44)

Para testar a significância deste projeto fatorial foi efetuada uma análise de

variâncias - (ANOVA), empregando-se, para tanto, o software Statistica versão6.0 da

StatSoft®. Salienta-se que os experimentos fatoriais permitem expressar conclusões gerais, o

que é mais interessante do que a análise isolada de cada variável.

Xij =µ + i+ j + ij +  (ij)m

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

128

CAPÍTULO 5

APRESENTAÇÃO E DISCUSSÃO DOS

RESULTADOS

Neste capítulo estão apresentados e discutidos os resultados obtidos no programa

experimental. Inicialmente são exibidos os dados relativos à qualidade do concreto que

compreende medidas de resistividade elétrica. Em seguida, são expostos os resultados obtidos

relativos à indução da corrosão eletroquímica (por ação dos íons cloreto) que contemplam à

monitorização do fenômeno por meio da técnica de potencial de corrosão, resistência de

polarização e impedância eletroquímica. Por fim, são apresentadas inspeções visuais nas barras

de aço e na superfície dos concretos.

A seguir será abordado o monitoramento da resistividade elétrica, realizado durante

o ataque por cloretos e na seqüência, a avaliação dos concretos quanto à indução da corrosão

nas armaduras, abrangendo resultados sobre a termodinâmica e a cinética do fenômeno ao

longo de quarenta e quatro ciclos de imersão e secagem em solução contendo íons cloreto.

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

129

5.1 RESISTIVIDADE ELÉTRICA DO CONCRETO

Os resultados das medidas de resistividade elétrica nos concretos submetidos aos

ciclos de imersão em solução contendo cloretos são abordados a seguir. Os valores de

resistividade plotados ao longo do tempo de ataque (número de ciclos) são aqueles referentes às

medidas realizadas logo após a imersão, enquanto os corpos-de-prova ainda encontravam-se

saturados. Este procedimento justifica-se em função do concreto absorver água mais

rapidamente do que perde e em virtude do estudo envolver concretos com diferentes

características de porosidade, permeabilidade e zona de transição, dentre outras características

que regem o fenômeno de transporte de fluidos, através do concreto. Assim, as particularidades

inerentes aos concretos analisados poderiam gerar ligeiras diferenças de umidade interna nos

concretos ao fim dos períodos de secagem dos ciclos de cloretos. Tais diferenças de umidade

podem influir decisivamente nos valores de resistividade elétrica dos concretos (POLDER;

PEELEN, 2002).

Nos gráficos de resistividade em função do tempo estão evidenciados os critérios de

avaliação do Comite Eurointernacional du Béton – CEB 192 (1989 apud CASCUDO, 1997),

conforme Tabela 5.1.

Tabela 5.1 - Parâmetros de avaliação da medida de resistividade elétrica do concreto

(elaborada com base em LANGFORD; BROOMFIELD, 1987 apud BROOMFIELD, 1997; CEB

192, 1989 apud CASCUDO, 1997).

Resistividade do concreto Taxa de corrosão Probabilidade de corrosão

> 20 k.cm Baixa Desprezível

10 a 20 k.cm Baixa a moderada Baixa

5 a 10 k.cm Alta Alta

< 5 k.cm Muito alta Muito alta

Os resultados individuais dos resultados de resistividade podem ser encontrados no

Anexo B.

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

130

Os resultados de resistividade elétrica estão ordenados e agrupados de forma a

facilitar a sua leitura e compreensão. Assim, nos itens 5.1.1 e 5.1.2 estão discutidas,

respectivamente, as influências da relação água/aglomerante e das adições minerais na

resistividade elétrica. Da mesma forma, nas Figuras 5.1 a 5.11 estão apresentadas as faixas de

probabilidade de corrosão determinadas pela CEB 192 (1989 apud CASCUDO, 1997).

5.1.1 Influência da Relação Água/Aglomerante

As Figuras 5.1 a 5.7 apresentam os resultados médios de 3 determinações de

resistividade elétrica superficial aparente em relação ao número de ciclos de imersão para cada

tipo de concreto, considerando as duas relações água/aglomerante. Os valores de resistividade

elétrica para os concretos R4, R5, S4 e S5 estão apresentados a partir do segundo ciclo de

imersão. Nessas figuras, estão constando também os critérios do CEB 192, segundo a Tabela

5.1, tendo as faixas de resistividade sido referenciadas por cores e os critérios de corrosão

identificados por caixas de texto contendo as probabilidades desprezível, baixa, alta e muito

alta.

Entre o 31

e o 39

ciclo, a sala climatizada, onde os corpos-de-prova permaneciam

durante os ciclos de imersão, apresentou problemas técnicos e registrou-se baixas umidades

relativas do ar (em torno de 20%). Desta forma, os concretos estiveram mais secos, alterando o

seu comportamento quanto a resistividade elétrica e quanto ao potencial de corrosão no referido

período.

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

131

Figura 5.1 - Resistividade elétrica superficial aparente variando com o tempo de

ataque (número de ciclos) para os concretos de referência (sem adições) com relação

água/aglomerante igual a 0,40 ou 0,55, de acordo com os critérios da CEB 192 (1989 apud

Cascudo, 1997).

Figura 5.2 - Resistividade elétrica superficial aparente variando com o tempo de

ataque (ciclos) para concretos com adição de sílica ativa com relação água/aglomerante igual a

0,40 ou 0,55, de acordo com os critérios da CEB 192 (1989 apud Cascudo, 1997).

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

132

Figura 5.3 - Resistividade elétrica superficial aparente variando com o tempo de

ataque (ciclos) para concretos com adição de cinza volante ativa com relação água/aglomerante

igual a 0,40 ou 0,55, de acordo com os critérios da CEB 192 (1989 apud Cascudo, 1997).

Figura 5.4 - Resistividade elétrica superficial aparente variando com o tempo de

ataque (ciclos) para concretos com adição de metacaulim no teor de 10% em substituição ao

cimento Portland (em massa) com relação água/aglomerante igual a 0,40 ou 0,55, de acordo com

os critérios da CEB 192 (1989 apud Cascudo, 1997).

M4_10%

M5_10%

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

133

Figura 5.5 - Resistividade elétrica superficial aparente variando com o tempo de

ataque (ciclos) para concretos com adição de metacaulim no teor de 20% em substituição ao

cimento Portland (em massa) com relação água/aglomerante igual a 0,40 ou 0,55, de acordo com

os critérios da CEB 192 (1989 apud Cascudo, 1997).

Figura 5.6 - Resistividade elétrica superficial aparente variando com o tempo de

ataque (ciclos) para concretos com adição de metacaulim no teor de 30% em substituição ao

cimento Portland (em massa) com relação água/aglomerante igual a 0,40 ou 0,55, de acordo com

os critérios da CEB 192 (1989 apud Cascudo, 1997).

M4_20%

M5_20%

M4_30%

M5_30%

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

134

Pode-se observar nas Figuras 5.1 a 5.6, que os concretos apresentaram

comportamento bem definido em relação à resistividade elétrica: os concretos com menor

relação água/aglomerante situaram-se em faixas de maiores resistividades elétricas

comparativamente aos concretos com maiores relação água/aglomerante. Este comportamento

se repete para todos os concretos, independente do tipo de concreto, do tipo e teor de adição

mineral.

Os concretos com relação água/aglomerante 0,40 mantiveram-se na faixa de baixa

probabilidade de corrosão, exceto para o concreto com sílica ativa que esteve na faixa de

probabilidade de corrosão desprezível.

Considerando os concretos de relação água/aglomerante 0,40, nota-se que a sílica

ativa exibiu os maiores valores de resistividade elétrica, comprovando a eficácia desta adição

no refinamento dos poros do concreto, diminuindo sua interconexão na pasta de cimento,

densificando a matriz cimentícia, seja por efeito fíler, seja por ação pozolânica. Observa-se

também que o concreto com adição de metacaulim no teor de 30% de substituição ao cimento

Portland (M4_30%) obteve os menores resultados de resistividade.

Percebe-se que todos os concretos com relação água/aglomerante 0,55 oscilaram na

faixa de alta a muito alta probabilidade de corrosão, sendo que o concreto M5_30% novamente

apresentou os mais baixos valores de resistividade.

No gráfico a seguir (Figura 5.7) estão apresentadas as médias aritméticas dos

concretos com relação água/aglomerante 0,40 e 0,55, incluindo concretos com adições

minerais e concretos de referência.

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

135

Figura 5.7 - Resistividade elétrica superficial aparente variando com o tempo de

ataque (ciclos) para concretos com relação água/aglomerante igual a 0,40 ou 0,55, de acordo com

os critérios da CEB 192 (1989 apud Cascudo, 1997).

Analisando a figura anterior (Figura 5.7), novamente evidencia-se um

comportamento já esperado e de conhecimento no meio técnico científico de que baixas

relações água/aglomerante exibem concretos com características de menor permeabilidade e

porosidade, o que se reflete em um acréscimo dos valores de resistividade elétrica.

Segundo Polder e Peelen (2002), o aumento do número de poros com grande

diâmetro, isto é, dos poros definidos fundamentalmente pelo parâmetro “relação a/ag”,

contribui sobremaneira para a redução dos valores de resistividade elétrica do concreto. Morris

et al. (2002) salientaram que a resistividade elétrica para os concretos com relação a/ag 0,40

são em média o triplo dos concretos de relação a/ag 0,60. No presente trabalho, os concretos

de relação a/ag 0,40 apresentaram valores de aproximadamente duas vezes os valores de

resistividade dos concretos de relação a/ag 0,55.

Segundo Neville (1997), a resistividade do concreto aumenta rapidamente com a

redução da relação água/cimento, enquanto que um aumento na umidade do ambiente ou uma

a/ag 0,40

a/ag 0,55

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

136

contaminação com íons no concreto, ao longo do tempo, pode reduzir drasticamente a

resistividade do concreto.

5.1.2 Influência do Tipo de Adição Mineral

Para se comparar a influência do tipo de adição mineral, nas figuras a seguir (Figura

5.8 a Figura 5.9) estão apresentados os gráficos dos resultados de resistividade elétrica para os

concretos de relação a/ag 0,40 e a/g 0,55, respectivamente.

Figura 5.8 – Resistividade elétrica superficial aparente variando com o tempo de

ataque (ciclos de imersão) para os concretos de relação água/aglomerante 0,40, considerando os

seis tipos de concreto, de acordo com os critérios da CEB 192 (1989 apud Cascudo, 1997).

M4_30%

M4_10%

M4_20%

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

137

Figura 5.9 – Resistividade elétrica superficial aparente variando com o tempo de

ataque (ciclos de imersão) para os concretos de relação água/aglomerante 0,55, considerando os

seis tipos de concreto, de acordo com os critérios da CEB 192 (1989 apud Cascudo, 1997).

Nas figuras anteriores pode-se destacar que os valores de resistividade elétrica para

os concretos com relação água/aglomerante 0,40 permaneceram em faixas de 10 a 25 kohm.cm,

enquanto os concretos com relação água/aglomerante 0,55 mantiveram-se praticamente em

patamares de 5 a 10 kohm.cm.

Dentre os concretos com adições minerais, destaca-se o desempenho superior do

concreto com adição de sílica ativa, seguido pelo desempenho similar do concreto com adição

de metacaulim no teor de 10% e cinza volante. Em um patamar inferior de desempenho estão

os concretos com adição de 20% de metacaulim, o concreto com adição de 30% de metacaulim

e, por fim, com os menores valores de resistividade estão os concretos de referência. Este efeito

se repete para as duas relações água/aglomerante. Neste sentido, mais uma vez fica nítida a

eficácia da utilização das adições minerais no concreto com a finalidade de promover

incrementos em sua resistividade elétrica.

M5_30%

M5_10%

M5_20%

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

138

Desta forma, Cascudo (2005) relata que as adições minerais, especialmente aquelas

de elevada finura e de natureza pozolânica, alteram a estrutura física da pasta de cimento,

refinando poros e reduzindo a interconexão entre eles, o que reflete em expressivos acréscimos

na resistividade elétrica dos concretos.

Neville (1997) expõe que as adições minerais ao cimento podem reduzir em uma

ordem de grandeza a resistividade elétrica do concreto, e que o uso de sílica ativa pode ter um

efeito benéfico significativo quando a evolução da corrosão no concreto é controlada pela

resistividade.

5.1.3 Influência da Classe de Resistência

No que tange à variável classe de resistência, conforme comentado no Capítulo 4,

ainda que ela não tenha sido pré-definida no programa experimental, decidiu-se classificar em

grupos os concretos, a partir dos resultados de resistência à compressão (F

) e verificar seu

comportamento em relação à resistividade elétrica.

A Figura 5.10 mostra os valores médios de resistividade elétrica para os todos os

concretos estudados e suas respectivas classes de resistências.

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

139

Figura 5.10 - Resistividade elétrica superficial aparente variando com o tempo de

ataque (ciclos) para concretos com classe de resistência C40, inclusive concreto de referência; de

acordo com os critérios da CEB 192 (1989 apud Cascudo, 1997).

A classe C40 exibe um comportamento expressivamente diferenciado das demais

classes de resistência, exibindo valores de resistividade elétrica de aproximadamente

20 kohm.cm. Isto se justifica porque na classe de resistência 40 MPa estão os concretos com

adições minerais e de relação a/ag 0,40. Em outra faixa de resistividade elétrica (entre

5 kohm.cm e 10 kohm.cm) estão os concretos das demais classes de resistência, incluindo

concretos com adições minerais, porém com relação a/ag 0,55.

Na Figura 5.11 estão os valores médios de resistividade elétrica somente para os

concretos com adições minerais e suas respectivas classes de resistências.

C20

C40

C35

C30

C25

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

140

Figura 5.11 - Resistividade elétrica superficial aparente variando com o tempo de

ataque (ciclos) para concretos de diferentes classes de resistência, considerando apenas concretos

com adições minerais; de acordo com os critérios da CEB 192 (1989 apud Cascudo, 1997).

Comparativamente às demais classes de resistência, novamente destaca-se a C40

que exibe os mais elevados valores de resistividade elétrica. Observa-se que a C40 situou-se em

faixas de resistividade de, aproximadamente, duas vezes os valores apresentados pelos

concretos das demais classes.

5.1.4 Análise Estatística dos Valores de Resistividade Elétrica

Na análise estatística dos valores de resistividade elétrica estão contempladas a

análise estatística global e a análise estatística dos teores de metacaulim.

5.1.4.1 Análise Estatística Global

Estão apresentados a seguir os resultados de resistividade elétrica analisados

estatisticamente. Esses resultados estão apresentados em função das variáveis definidas no

C35

C40

C20

C30

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

141

programa experimental, a saber: relação água/aglomerante e tipo de concreto. Cabe salientar -

se que foram escolhidos para a análise estatística global do experimento, os concretos de

referência, de sílica ativa, de cinza volante e de metacaulim no teor de 10%. Não foram

incluídos, nessa primeira análise, os concretos com 20% e 30% de metacaulim.

Os valores de resistividade elétrica foram submetidos à análise estatística de

variâncias (ANOVA), segundo o modelo fatorial descrito na Equação 4.2, contida no item 4.10

do Capítulo 4. A Tabela 5.2 apresenta os resultados obtidos na ANOVA, onde os valores de F

obtidos (F

calc.

) foram comparados aos valores de F tabelados (F

tab.

) para um nível e confiança de

95%.

Tabela 5.2 - Resultados da análise de variância (ANOVA) realizada com dados de

resistividade elétrica, para os fatores ou variáveis independentes consideradas no modelo

estatístico

5.1

Efeito SQ GL MQ F

calc.

tab.

Resultado

Modelo 10566,76 7 1509,54 201,5725 2,03 significativo

Erro (resíduo) 2718,44 363 7,49 -- -- --

Total 13285,19 370 -- -- -- --

Tipo de concreto 2337,53 3 779,18 104,05 2,63 significativo

Relação a/ag 8018,84 1 8018,84 1070,78 3,87 significativo

Tipo de concreto x relação a/ag 468,74 3 156,25 20,86 2,63 significativo

Erro (resíduo) 2718,44 363 7,49 -- -- --

mod

= 0,80

mod

= 0,89

Onde:



SQ = Soma dos quadrados;

GL = Graus de liberdade;

MQ = Média dos quadrados;

F = parâmetro de Fischer para o teste de significância dos efeitos;

Resultado = resultado da análise, com indicação se o efeito é significativo ou não;

mod = coeficiente de determinação do modelo e Rmod = coeficiente de correlação do modelo.

5.1

Considerando o concreto com adição de metacaulim no teor de 10% de substituição, conforme citado

anteriormente.

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

142

A análise estatística mostrou que o modelo fatorial é significativo, uma vez que o

valor de F

calc.

é maior que o valor de F

tab

e o valor resultante de R

mod

foi de 0,80, o que

significa dizer que 80% da variação total dos dados é explicada pelo modelo.

A análise de variâncias também mostrou que os efeitos individuais dos fatores tipo

de concreto e relação água/aglomerante são estatisticamente significativos a um nível de

confiança de 95%. Isso quer dizer que cada uma dessas variáveis, tomada isoladamente, exerce

influência na resistividade elétrica e, nesse sentido, com base nos valores de F

calc.

, pode-se

constatar que a variável mais influente na resistividade é a relação água/aglomerante e, em

segundo lugar, a variável tipo de concreto.

A interação dupla do tipo de concreto e relação água/aglomerante também foi

significativa, indicando que há uma sinergia entre esses fatores, apesar da interação entre essas

duas variáveis exercer menor influência na resistividade elétrica do que as variáveis tomadas

isoladamente.

As duas variáveis (tipo de concreto e relação água/aglomerante) mostram-se

significativas e, considerando o efeito sinérgico, realizou-se a comparação múltiplas de médias

pelo método de Duncan, cujos agrupamentos em ordem decrescente de médias são mostrados a

seguir.

Figura 5.12 – Ordem decrescente de médias e disposição dos grupos definidos pela

comparação múltipla de médias, por meio do teste de Duncan para os valores de resistividade elétrica.

Percebe-se, do resultado anterior, que os concretos de relação água/aglomerante

0,40 apresentam concretos de resistividade efetivamente mais alta do que aqueles de relação

a/ag 0,55. Quanto à influência das adições minerais, considerando inicialmente os concretos de

relação a/ag igual a 0,40, têm-se quatro grupos distintos estatisticamente. Desses quatro, o

S4 M4 V4 R4 M5S5 R5V5

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

143

concreto de sílica ativa é significativamente mais resistivo do que o de metacaulim, que, por

sua vez, é mais resistivo que o concreto de cinza volante. Por fim, vem o concreto de

referência, cujo valor médio global de resistividade é o mais baixo dentre todos (nesse grupo de

relação a/ag igual a 0,40). Considerando os concretos de relação a/ag 0,55, a separação desta

feita se dá em dois grupos estatisticamente distintos. Em um primeiro grupo, de resistividade

mais alta, estão juntos os concretos de sílica ativa e de metacaulim. Em um segundo grupo,

aparecem juntos, estatisticamente, os concretos de cinza volante e de referência.

De modo geral, percebe-se o melhor desempenho da sílica ativa, seguida de perto

pelo metacaulim. Abaixo dessas duas adições, vem a cinza volante e, com o pior desempenho,

apresenta-se a situação de referência, que não possui adições (a rigor, há um pequeno teor de

filer calcário incorporado ao cimento).

A seguir, são feitas considerações e análises (a partir do estudo estatístico) de modo

segmentado, considerando individualmente cada um dos dois fatores principais do estudo, ou

seja, o tipo de concreto (adições minerais) e a relação a/ag.

a) Influência do Tipo de Concreto

Na Figura 5.13 é mostrado o resultado do agrupamento de médias para cada tipo de

concreto, onde as linhas tracejadas verticais definem os grupos que diferem significativamente

entre si, obtidas do teste de comparação múltiplas de médias.

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

144

Figura 5.13 – Valores médios globais de resistividade elétrica para todos os concretos

com seus intervalos de confiança de 95% e seus desvios padrões. A linha tracejada vertical define

os grupos que diferem significativamente.

Comparando estatisticamente a média global de resistividade dos concretos por tipo

de concreto, ou seja, em função das diferentes adições minerais, contudo sendo essas médias

representativas das duas relações a/ag, obtém-se quatro grupos estatisticamente distintos, cuja

seqüência em ordem crescente é a seguinte: referência, cinza volante, metacaulim e sílica ativa.

Esta é a seqüência global do resultado experimental, que exprime a tendência geral dos

resultados de resistividade em função das adições minerais, corroborando assim os resultados e

comentários constantes nos itens 5.1.2 e 5.1.4.1.

Na Figura 5.13, portanto, os concretos de referência apresentaram menor média

global e menor dispersão nos resultados, enquanto os concretos com sílica ativa apresentaram

maior valor de média global, porém, como os demais concretos, estes apresentaram grande

dispersão dos resultados.

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

145

b) Influência da Relação Água/Aglomerante

Na Figura 5.14 é mostrado o resultado do agrupamento de médias, considerando a

influência da relação a/ag, onde a linha tracejada vertical define os grupos que diferem

significativamente entre si, obtidas do teste de comparação múltiplas de médias.

Figura 5.14 – Valores médios globais de resistividade elétrica para todos os concretos

com seus intervalos de confiança de 95% e seus desvios padrões. A linha tracejada vertical define

os grupos que diferem significativamente

O teste de Duncan para o agrupamento de médias resultou na formação de dois

grupos distintos, um formado pela relação a/ag 0,40 e outro composto pela relação a/ag 0,55.

Este resultado é óbvio, uma vez que a análise de variâncias (Tabela 5.2) já concluíra ser

significativa a influência da relação a/ag nos valores de resistividade do concreto e, tendo esta

variável um nível de variação igual a 2 (apenas duas relações a/ag), então inequivocamente o

teste de Duncan (comparação múltiplas de médias) separaria os resultados em dois grupos.

A diferença entre as médias globais dos concretos 0,40 e 0,55 é expressiva,

indicando maior valor de resistividade elétrica para o concreto de a/ag 0,40, apesar da maior

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

146

dispersão nos resultados do que os concretos de relação a/ag 0,55. De fato, Neville (1997)

ressalta que a resistividade do concreto aumenta rapidamente com a redução da relação

água/aglomerante. O fato da dispersão, em geral, ser alta para esses resultados expressos

conforme Figura 5.14, é porque cada uma das duas médias globais contempla os resultados

individuais de todos os concretos em cada relação a/ag, em que se têm as várias adições

minerais e a situação de referência.

5.1.4.2 Análise Estatística dos Teores de Metacaulim

Os resultados da análise estatística de variância (ANOVA) dos valores de

resistividade elétrica para os concretos com adição de metacaulim nos teores de 10%, 20% e

30% em substituição ao cimento Portland estão apresentados na Tabela 5.3.

Tabela 5.3 - Resultados da análise de variância (ANOVA) realizada com dados de

resistividade elétrica dos concretos com adição de metacaulim, para os fatores ou variáveis

independentes consideradas no modelo estatístico.

Efeito SQ GL MQ F

calc.

tab.

Resultado

Modelo

6574,53 5 1314,91 130,97 2,25

significativo

Erro (resíduo)

2560,08 255 10,04

-- -- --

Total 9134,61 260,00 -- -- -- --

Teor de subst.

1813,41 2 906,71 90,314 3,03

significativo

Relação a/ag

4597,17 1 4597,17 457,907 3,88

significativo

Teor de subst. x relação a/ag

107,92 2 53,96 5,375 3,03

significativo

Erro (resíduo)

2560,08 255 10,04

-- -- --

mod

= 0,72

mod

= 0,85

Onde:

SQ = Soma dos quadrados;

GL = Graus de liberdade;

MQ = Média dos quadrados;

F = parâmetro de Fischer para o teste de significância dos efeitos;

Resultado = resultado da análise, com indicação se o efeito é significativo ou não;

mod = coeficiente de determinação do modelo; e

Rmod = coeficiente de correlação do modelo.

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

147

A análise estatística evidenciou que o modelo fatorial é significativo, uma vez que o

valor de F

calc.

é maior que o valor de F

tab

e o valor resultante de R

mod

foi de 0,72, o que

significa dizer que 72% da variação total dos dados é explicada pelo modelo.

A ANOVA também evidenciou que os efeitos individuais dos fatores teor de

substituição e relação água/aglomerante são estatisticamente significativos a um nível de

confiança de 95%. Isto significa dizer que cada uma dessas variáveis, tomada isoladamente,

exerce influência na resistividade elétrica. Pode-se constatar, por meio de f

calc.,

que a variável

mais influente na resistividade é a relação água/aglomerante, vindo em seguida a variável teor

de substituição.

Com relação às interações duplas, pode-se dizer que os resultados estatísticos

indicaram uma sinergia entre teor de substituição e relação água/aglomerante, apesar do

pequeno valor de F

calc.

comparativamente aos demais.

Aplicando a comparação múltipla de médias, pelo método de Duncan, ao conjunto

global de dados, verificou-se a tendência decrescente da resistividade (da esquerda para a

direita), com cada um dos concretos assumindo uma posição individualizada na disposição dos

grupos, ou seja, cada concreto (com o seu teor de metacaulim e relação a/ag) comporta-se

estatisticamente diferente no tocante à resistividade.

Figura 5.15 – Ordem decrescente de médias e disposição dos grupos definidos pela

comparação múltipla de médias, por meio do teste de Duncan para os valores de resistividade

elétrica.

A seguir estão comentados os efeitos dos dois vários efeitos considerados na

resistividade elétrica, tomados isoladamente.

M4_10% M4_20% M4_30% M5_10% M5_20% M5_30%

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

148

a) Influência do Teor de Metacaulim

Considerando, então, que a variável teor de substituição mostrou-se significativa e,

buscando avaliar especificamente este efeito, realizou-se uma comparação múltipla de médias,

pelo teste de Duncan, com a finalidade de agrupar médias que não diferem significativamente

entre si e separar aquelas que diferem, distinguindo assim os grupos, conforme se apresenta na

Figura 5.16.

Figura 5.16 – Valores médios globais de resistividade elétrica para todos os concretos

com seus intervalos de confiança de 95% e seus desvios padrões. A linha tracejada vertical define

os grupos que diferem significativamente.

O teste de Duncan mostrou a existência de três grupos distintos quanto ao teor de

substituição em relação à resistividade. Sob a ótica da estatística, os três teores de metacaulim,

utilizados nos concretos em substituição ao cimento Portland, são diferentes no que se refere à

resistividade do concreto, sendo que o teor de 10% apresentou os maiores valores de

resistividade elétrica. O teor de 20% mostrou valores intermediários e o teor de 30% resultou

nos mais baixos valores de resistividade.

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

149

O comentário pertinente para esse resultado é que, certamente, existe um teor ou

uma pequena faixa de teores em que a presença do metacaulim se reflete em valores máximos

de resistividade (teor ótimo), de modo que ao se ultrapassar esse teor ou faixa, a resistividade

diminui. O conceito de teores ótimos para adições minerais incorporados ao concreto é

verdadeiro, uma vez que, seja por ação pozolânica, seja por efeito fíler ou ambos os efeitos,

cada diferente tipo de adição atua também diferente na pasta de cimento. Assim, para cada tipo

específico de adição, haverá sempre uma contribuição ótima da quantidade desse material com

o teor de cimento, na qual a alteração física da pasta será a mais significativa em relação à

propriedade avaliada.

O resultado observado na Figura 5.16 sugere que, dentre os teores de metacaulim

considerados, 10% foi o que significou a maior resistência à transferência de cargas elétricas na

capa superficial do concreto. Provavelmente, nessa situação, houve maior refinamento de poros

e menor interconexão desses poros, o que implica menor permeabilidade (não necessariamente

menor porosidade total).

b) Influência da Relação Água/Aglomerante

A Figura 5.17 exibe as médias globais de resistividade para os concretos com

relação água/aglomerante 0,40 e 0,55 e a Figura 5.18 mostra os valores médios de resistividade

para cada teor de metacaulim em função da relação a/ag.

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

150

Figura 5.17 – Valores médios globais de resistividade elétrica para todos os concretos

com seus intervalos de confiança de 95% e seus desvios padrões. A linha tracejada vertical define

os grupos que diferem significativamente.

Figura 5.18 – Valores médios da resistividade elétrica para cada teor de adição em

função da relação a/ag.

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

151

A Figura 5.18 exibe um resultado coerente e já esperado, que concretos com maior

relação água/aglomerante obtêm baixos patamares de resistividades elétricas. Sendo a relação

a/ag o principal parâmetro controlador da porosidade do concreto, é de se esperar que a

resistividade seja fortemente influenciada por esse parâmetro, o que vai ao encontro com uma

enorme gama de resultados de pesquisa, tanto no Brasil quanto internacionalmente.

Ao se detalhar as médias por teor de metacaulim, em cada relação a/ag, nota-se a

tendência já comentada da queda de resistividade com o aumento do teor de metacalim.

Contudo, vê-se que os resultados com 10% e 20% de metacaulim estão mais próximos e, de

fato, há uma forte redução da resistividade com 30% (como observado também na Figura 5.17,

todavia ressaltando-se que há diferenças significativas entre os três teores de metacaulim).

5.1.5 Valores Médios e Análise Final dos Valores de Resistividade Elétrica

A Figura 5.19 mostra o valor médio

5.2

de resistividade elétrica para os concretos

estudados.

Figura 5.19 – Valores médios de resistividade elétrica para os concretos estudados.

5.2

Entendendo-se como valores médios de resistividade a média aritmética das medidas efetuadas semanalmente

ao longo de 44 ciclos de imersão, considerando que este valor semanal compreendeu a média de três

determinações de resistividade elétrica.

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

152

Analisando a Figura 5.19, pode-se perceber que a sílica ativa, seguida pelo concreto

com adição de 10% de metacaulim, exibe os maiores valores médios de resistividade elétrica.

A partir da análise global dos resultados, pode-se afirmar que os concretos com

adição de sílica ativa mostraram os maiores valores de resistividade elétrica, podendo-se

destacar também os concretos com adição de metacaulim, principalmente no teor de 10% de

substituição ao cimento Portland com bons resultados. Por outro lado, os concretos de

referência exibiram o pior desempenho. Cabe salientar-se que, com 30% de metacaulim, os

resultados de resistividade foram muito similares aos dos concretos de referência, evidenciando

que esse teor de metacaulim não propiciou alterações positivas no concreto quanto à

resistividade elétrica.

Resultados semelhantes aos obtidos nesta pesquisa foram apresentados por Ferreira

(2003), que utilizou três relações água/aglomerante, a saber: 0,40, 0,55 e 0,70, e obteve que os

concretos com sílica ativa também tiveram os melhores resultados, seguidos pelos concretos

com metacaulim.

Resultados obtidos desta pesquisa também concordam com os relatos gerais da

bibliografia, de que a adição de sílica ativa ao concreto promove um acréscimo brusco na

resistividade do concreto, apesar da sílica ativa reduzir a alcalinidade da matriz (NEVILLE,

1995; MONTEMOR et al., 2000; LORENTZ; FRENCH, 1995 apud FERREIRA, 2003).

Assim, Dotto et al. (2004) indicaram que a adição de 6% de sílica ativa aumentou a

resistividade elétrica do concreto em 2,5 vezes e que a adição de 12% de sílica ativa aumentou

em 5 vezes a resistividade, sugerindo que a adição de sílica ativa pode ser eficazmente usada

para a proteção da armadura de aço no concreto contra a corrosão. No presente trabalho, o

acréscimo na resistividade promovido pela sílica ativa foi, em média, 1,60 (para as duas

relações a/ag) em relação ao concreto de referência. Para Sun et al.( 2004), a adição de sílica

ativa ao concreto de alto desempenho, em mistura binária no teor de 10% em substituição

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

153

parcial ao cimento, aumentou a resistividade elétrica do concreto em 25%. Evidentemente que

sendo o concreto de alto desempenho naturalmente muito resistivo, a contribuição da sílica

ativa na resistividade é menor do que em concretos convencionais.

5.2 AVALIAÇÃO DA CORROSÃO DA ARMADURA

A avaliação da corrosão na armadura dos concretos estudados contempla resultados

que dizem respeito à termodinâmica e a cinética do processo corrosivo, além de resultados

sobre a impedância eletroquímica e inspeções visuais na armadura.

5.2.1 Resultados Relacionados à Termodinâmica do Processo Eletroquímico

Os resultados relacionados à termodinâmica do processo eletroquímico de corrosão,

no presente trabalho, compreendem medidas de potencial de corrosão monitoradas com o

tempo de ataque, conforme se discorre a seguir.

5.2.2.1 Monitoramento do Potencial de Corrosão com o Tempo de Ataque

Para a avaliação dos concretos quanto à técnica de potenciais de corrosão, adotou -

se, entre outros, os critérios de probabilidade sugeridos pela ASTM C 876/1991 (ASTM,

2003b), o qual associa os valores de potencial à probabilidade de corrosão com as seguintes

faixas de potenciais (medidas com eletrodo de referência de calomelano saturado - ECS),

conforme a Tabela 5.5.

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

154

Tabela 5.4 - Parâmetros de avaliação dos valores de potencial de corrosão, segundo a

ASTM C 876/1991 (ASTM, 2003b).

Potenciais de Corrosão Probabilidade de corrosão (%)

Mais negativo que - 276 > 90

Entre -126 e -276 Incerta

Mais positivo que – 126 < 10

Os resultados das medidas de potenciais de corrosão com o tempo de ataque

(ciclos), para os concretos estudados, estão apresentados, a seguir, nas Figuras 5.20 a 5.32. Os

valores individuais estão mostrados no Anexo B.

a) Influência da Relação Água/Aglomerante

Nas Figuras 5.20 a 5.25, a seguir, apresentam-se os resultados médios

5.3

potencial de corrosão em gráficos para cada tipo de concreto, considerando-se as duas relações

água/aglomerante.

Entre o 31

e o 39

ciclo, conforme informado no item 5.1.1, a sala climatizada,

onde os corpos-de-prova permaneciam durante os ciclos de imersão, apresentou problemas

técnicos e registrou-se baixas umidades relativas do ar (em torno de 20%). Desta forma, os

concretos estiveram mais secos, alterando o seu comportamento quanto ao potencial de

corrosão e a resistividade elétrica no referido período.

5.3

Ressaltando-se as curvas das figuras em questão são médias de 4 determinações individuais (uma determinação

em cada barra de aço do corpo-de-prova). Alguns concretos apresentaram barras com comportamento de potencial

muito diferente das demais barras e, por isso, essas barras foram consideradas como espúrias e, obviamente, não

foram inseridas no cálculo do valor médio.

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

155

Figura 5.20 – Potenciais de corrosão variando com o número de ciclos de ataque para

os concretos de referência (sem adições); medidas em relação ao eletrodo de calomelano saturado

(ECS).

Figura 5.21 – Potenciais de corrosão variando com o número de ciclos de ataque para

os concretos com adição de sílica ativa; medidas em relação ao eletrodo de calomelano saturado

(ECS).

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

156

Figura 5.22 – Potenciais de corrosão variando com o número de ciclos de ataque para

os concretos com adição de cinza volante; medidas em relação ao eletrodo de calomelano saturado

(ECS).

Figura 5.23 – Potenciais de corrosão variando com o número de ciclos de ataque para

os concretos com adição de 10% de metacaulim; medidas em relação ao eletrodo de calomelano

saturado (ECS).

M5_10%

M4_10%

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

157

Figura 5.24 – Potenciais de corrosão variando com o número de ciclos de ataque para

os concretos com adição de 20% de metacaulim; medidas em relação ao eletrodo de calomelano

saturado (ECS).

Figura 5.25 – Potenciais de corrosão variando com o número de ciclos de ataque para

os concretos com adição de 30% de metacaulim; medidas em relação ao eletrodo de calomelano

saturado (ECS).

M5_20%

M4_20%

M5_30%

M4_30%

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

158

Nas figuras anteriores, pode-se notar uma tendência comum de que em presença de

íons cloreto, os valores de potencial de corrosão são mais eletronegativos para relações

água/aglomerante maiores. Em geral, nota-se que há uma ligação entre resistividade elétrica e

os potenciais de corrosão, onde os concretos com maiores resistividades, causada pela

densificação da microestrutura do concreto (menor volume de vazios, poros de pequeno

diâmetro com pouca ou nenhuma interconexão entre eles, zona de transição menos frágil)

exibem potenciais de corrosão mais eletropositivos.

Segundo Ferreira (2003), a presença de íons cloretos na solução dos poros do

concreto reduz sobremaneira sua resistividade, tendendo a tomar valores de potencial de

corrosão mais eletronegativos. Esta tendência parece predominar para os concretos estudados.

Cabe salientar que para três concretos, a saber: M20%, M30% e V esta tendência foi

diferenciada. Para os concretos com 20% de substituição de cimento Portland por metacaulim,

apesar das resistividades terem sido diferentes para as duas relações a/ag (para a relação a/ag

0,40, a resistividade esteve na faixa de baixa probabilidade de corrosão e, para relação a/ag

0,55, a resistividade esteve na faixa de alta probabilidade de corrosão), o potencial de corrosão

manteve-se em um mesmo patamar (da ordem de -75 mV e probabilidade menor que 10% de

ocorrer corrosão), constatando que os dois concretos, no que se refere às características da

interface, ou seja, quanto aos aspectos da passivação, são similares. Raciocínio semelhante

pode ser usado para justificar o comportamento do concreto M30% e V. É interessante observar

que, por hipótese, a menor alcalinidade dos sistemas com adições minerais, que tenderia a

produzir películas de passivação menos densas e consolidadas em comparação àquelas dos

concretos de referência (de maior pH da solução do poro), não se refletiu em potenciais mais

eletronegativos em relação aos potenciais dos sistemas de referência. Nos períodos iniciais de

monitoramento, os potenciais de todos os corpos-de-prova partem de uma mesma ordem de

grandeza de potenciais (de uma faixa entre 0 e -100 mV, em geral), porém os dois únicos casos

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

159

sugestivos de despassivação

5.4

das armaduras se dão, justamente, com os concretos de

referência (despassivação do concreto de relação a/ag 0,40 em torno de 27 ciclos de ataque e do

concreto de relação a/ag 0,55 em torno de 6 ciclos).

Na Figura 5.26, a seguir, apresentam-se os resultados médios de potencial de

corrosão para os concretos com relação água/aglomerante 0,40 e 0,55.

Figura 5.26 – Potenciais de corrosão (valores médios globais) variando com o número

de ciclos de ataque para os concretos com relação a/ag 0,40 e a/ag 0,55, medidas em relação ao

eletrodo de calomelano saturado (ECS).

Nos valores médios de potencial de corrosão da Figura 5.26, onde cada ponto

representa o valor médio de todos os concretos para cada relação a/ag, pode-se notar a

coerência dos resultados expressos no gráfico, onde relações água/aglomerantes maiores

tendem a exibir valores de potencial de corrosão mais eletronegativos, com uma diferença

aproximada de 150 mV entre as duas relações a/ag consideradas.

b) Influência da Adição Mineral

5.4

Nesses sistemas com cloretos, considera-se prudente adotar como critério de despassivação o limite entre as

faixas de incerteza e de alta probabilidade de corrosão, como discutido por Cascudo (1997; 2000).

a/ag 0,40

a/ag 0,55

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

160

As Figuras 5.27 e 5.28 apresentam a influência das adições minerais no potencial

eletroquímico de corrosão (mV). Os valores de potencial de corrosão, expresso nas figuras a

seguir, representam a cada ciclo, a média aritmética de 4 determinações individuais por tipo de

concreto. Eventualmente, concretos com alguma barra de comportamento espúrio, foi excluída

do calculo da média dos potenciais.

Figura 5.27 – Potenciais de corrosão variando com o número de ciclos de ataque para

concretos com relação água/aglomerante igual a 0,40; medidas em relação ao eletrodo de

calomelano saturado (ECS).

V5 M4_30%

M4_20%

M4_10%

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

161

Figura 5.28 – Potenciais de corrosão variando com o número de ciclos de ataque para

concretos com relação água/aglomerante igual a 0,55; medidas em relação ao eletrodo de

calomelano saturado (ECS).

Das figuras anteriores, é nítido o efeito benéfico que as adições minerais propiciam

aos concretos, independente da relação água/aglomerante, promovendo valores de potencial de

corrosão significativamente mais eletropositivos em relação aos concretos de referência. Desta

forma, pode-se perceber que os concretos de referência, comparativamente aos concretos com

adição mineral, exibem uma maior tendência à despassivação das armaduras quando inseridos

em ambientes contendo íons cloreto.

A sílica ativa, ao contrário do que se esperava, não obteve o melhor desempenho

quanto ao potencial de corrosão, apesar de possuir altos valores de resistividades. Cabe destacar

o bom desempenho dos concretos com cinza volante, seguido pelos concretos com adição de

metacaulim nos teores de 20% e 30%, concretos com sílica ativa e concretos com metacaulim

no teor de 10% e, por fim, com o menor desempenho apresentado, os concretos de referência.

Assim, mais uma vez fica evidente a eficácia das adições minerais no que se refere a proteger

física e quimicamente a armadura, mantendo à passivada o maior tempo possível. Conforme

M5_10%

M5_20%

M5_10%

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

162

comentado anteriormente, somente os concretos de referência dão evidências inequívocas de

despassivação da armadura ao longo dos 44 ciclos de ataque.

c) Influência da Classe de Resistência

A classe de resistência é uma variável que não foi pré-definida no programa

experimental. Entretanto, com os valores médios de resistência à compressão aos 91 dias de

idade e considerando desvio padrão (Sd) no valor de 4 MPa, classificou-se os concretos quanto

à classe de resistência, segundo a NBR 8953 (ABNT, 1992). Os concretos e suas classes de

resistência estão apresentados no item 4.1, alínea “d”, do Capítulo 4. Desta forma, a Figura 5.29

mostra a influência da classe de resistência no potencial de corrosão dos concretos estudados.

Salienta-se que os valores expressos na Figura 5.29 são médias aritméticas dos resultados de

potencial de corrosão de cada concreto, inclusive concretos de referência, em sua classe

correspondente e, mesmo compreendendo que as médias não representam igualmente famílias

de concretos, ainda sim decidiu-se apresentá-la para evidenciar o comportamento das classes de

resistência quanto ao potencial de corrosão.

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

163

Figura 5.29 – Potenciais de corrosão variando com o número de ciclos de ataque para

os concretos com adições e sem adições, considerando valores médios das classes ou grupos de

resistência C20, C25, C30, C35 e C40; medidas em relação ao eletrodo de calomelano saturado

(ECS).

Analisando-se a Figura 5.29, nota-se que, para os concretos estudados, mais

importante do que a classe de resistência é a presença das adições minerais interferindo

decisivamente nos valores de potencial de corrosão. Comparando-se o concreto C25, cujo único

representante é o concreto R5, com o concreto C20, que possui somente o representante V5,

pode-se perceber a forte influência da adição mineral em manter valores mais positivos de

potencial de corrosão. Os concretos C40 possuem faixas de potencial onde a probabilidade de

corrosão é menor que 10%, isto se justifica porque nesta classe todos os concretos contêm

adições, além de terem baixa relação a/ag (0,40). Para os concretos C35, pode-se evidenciar

que o concreto de referência interfere na tendência da curva e a mantém na faixa de

probabilidade de corrosão incerta.

C40

C25

C30

C35

C20

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

164

Desta forma, para que análise dos potenciais de corrosão por classe de resistência

fique mais coerente, apresenta-se na Figura 5.30 apenas os valores médios do potencial de

corrosão para os concretos com adições minerais.

Figura 5.30 – Potenciais de corrosão variando com o número de ciclos de ataque para

concretos com adições minerais, considerando valores médios das classes ou grupos de resistência

C20, C25, C30, C35 e C40; medidas em relação ao eletrodo de calomelano saturado (ECS).

A classe de resistência C25 que corresponde ao concreto referência R5 não está

mostrada no gráfico da Figura 5.30, bem como o concreto R4 não foi imputado no cálculo da

classe C35.

Na Figura 5.30, nota-se que, de modo geral, todas as quatro classes de resistência,

com adições, têm comportamento similares, com valores superiores da classe C40, em que

todos os concretos representantes desta classe possuem relação a/ag 0,40. Quando se compara

com os concretos sem adições (C25), percebe-se grande diferença nos resultados, logo a classe

de resistência não é parâmetro suficiente para controle da corrosão sob ataque de cloretos, ou

seja, não se constitui em um bom parâmetro de controle da durabilidade.

C35

C30

C40

C20

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

165

Nota-se também, analisando a Figura 5.30, que há uma semelhança, em termos de

potencial de corrosão, entre concretos de C20 (V5) e C30 (M5_10% e M5_20%). Isto significa

dizer que para a mesma relação a/ag de 0,55, concretos com metacaulim nos teores de 10% e

20% possuem performances próximas a concretos com cinza volante.

d) Discussão de Parâmetros do Comportamento Termodinâmico – Tempo de Iniciação

da Corrosão e Magnitude

5.5

dos Potenciais

Na Tabela 5.6 está indicado o tempo de ataque até a despassivação da armadura,

isto é, o tempo correspondente à fase de iniciação da corrosão de acordo com o diagrama de

Tuutti (1982 apud CASCUDO, 1997). Para tanto, adotou-se que a armadura estaria

despassivada quando os valores de potenciais de corrosão passem a valores mais

eletronegativos que -276 mV, pelo menos, três medidas consecutivas (devido à variabilidade do

ensaio), o que corresponde à região de probabilidade de corrosão superior a 90% (conforme

comentado anteriormente).

5.5

Definindo-se aqui, magnitude, como sendo o valor médio de potencial de corrosão mais eletronegativo ao longo

dos 44 ciclos para cada concreto.

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

166

Tabela 5.5 - Tempo de ataque até a despassivação da armadura, caracterizada pelo

potencial de corrosão mais eletronegativo que -276 mV.

Na Tabela 5.6, pode-se perceber, de uma forma geral, a interveniência das adições

minerais no comportamento dos potenciais de corrosão com o tempo de ataque, onde a

presença das adições minerais, independente do tipo e teor, promove um aumento no tempo de

iniciação de corrosão. Este resultado é bastante significativo, pois, apesar de se tratar de ensaio

acelerado, sempre que se reporta a períodos de tempo até a despassivação, está em discussão à

vida útil dos elementos ou estruturas de concreto. No presente trabalho, muito embora não se

possa empregar diretamente os períodos de iniciação (em cada caso) para se avaliar a vida útil,

já que, como dito anteriormente, o ensaio de indução da corrosão por cloretos foi um

procedimento acelerado, contudo é imediata a percepção de que concretos de mesma relação

Tempo de ataque

até a despassivação

Tipo de concreto

Teor de

adição

(%)

a/ag

(dias) ciclos

0,40 196 28

Referência (R) 0

0,55 49 7

0,40 N* N*

Silica ativa (S) 10

0,55 217** 31**

0,33 N* N*

0,40 N* N*

Cinza Volante (V) 25

0,55 N* N*

0,40 N* N*

10%

0,55 N* N*

0,40 N* N*

20%

0,55 N* N*

0,40 N* N*

Metacaulim (M)

30%

0,55 N* N*

N* - Não apresentaram indícios de despassivação de armaduras.

** - Muito embora, este concreto obedeça ao critério adotado para

definir a despassivação das armaduras e esteja na faixa de incerteza

quanto à probabilidade de corrosão; os aspectos cinéticos, além do

exame visual das barras após a abertura dos corpos-de-prova poderão

confirmar se armadura realmente se apresenta despassivada.

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

167

a/ag e de mesma resistência, mas que não empreguem adições minerais em sua composição,

terão certamente menor vida útil de projeto

5.6

A Tabela 5.7 mostra a magnitude dos potenciais de corrosão para os concretos

estudados e, na Figura 5.31, apresentam-se estes resultados graficamente.

Tabela 5.7 – Magnitude do potencial de corrosão ao longo dos 44 ciclos de imersão em

solução agressiva contendo cloretos.

Tipo de concreto

Teor de

adição

(%)

a/ag

Magnitude do

potencial de

corrosão (mV)

0,40 -311

Referência (R) 0

0,55 -548

0,40 -172

Silica ativa (S) 10

0,55 -291

0,40 -68

Cinza Volante (V) 25

0,55 -148

0,40 -99

Metacaulim (M10) 10

0,55 -256

0,40 -92

Metacaulim (M20) 20

0,55 -146

0,40 -145

Metacaulim (M30) 30

0,55 -198

Figura 5.31 – Magnitude dos valores médios de potencial de corrosão dos concretos

estudados

5.6

Considerando, conceitualmente, vida útil de projeto como o período de tempo desde a execução do elemento

estrutural até o momento em que a armadura, parcialmente ou totalmente, perde a sua passivação natural.

10%

20%

30%

10%

20%

30%

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

168

Por meio da Tabela 5.7 e da Figura 5.31, pode-se perceber a eficácia das adições

minerais na proteção da armadura. Dentre o tipo de concreto, o concreto referência obteve o

pior desempenho e, dentre os tipos de concretos com adições minerais, destaque negativo cabe

ao concreto com sílica ativa e de relação a/ag 0,55 que obteve o pior comportamento. Todavia,

apesar de se registrar na tabela a despassivação para este concreto, há incerteza em relação a tal

fato, em virtude da curva permanecer apenas um pouco mais negativa que – 276 mV (ECS) e,

ao final do período de ataque, ela recuperou-se para potenciais mais positivos.

e) Análise Estatística dos Resultados de Potencial de Corrosão

Com os resultados médios de potencial de corrosão para cada tipo de concreto ao

longo dos 44 ciclos de imersão, realizou-se análise estatística (ANOVA), contemplando uma

análise global do experimento abrangendo concretos de referência, com sílica ativa, com cinza

volante e com metacaulim no teor de 10% de substituição ao cimento.

O modelo estatístico referente ao estudo do teor ideal de metacaulim em relação ao

potencial de corrosão não resultou significativo, tendo obtido um coeficiente de determinação

do modelo (R

) muito baixo, igual a 0,17. Isto significa que o modelo adotado não representa

adequadamente a variação dos dados obtidos. Por esta razão, não se apresentará neste caso, a

análise estatística.

Os resultados da análise estatística de variância (ANOVA) dos valores de potencial

de corrosão estão apresentados na Tabela 5.8.

A análise estatística mostrou que o modelo fatorial é significativo, uma vez que o

valor de F

calc.

é maior que o valor de F

tab

e o valor resultante de R

mod

foi de 0,75, ou seja, 75%

da variação total dos dados é explicada pelo modelo.

A análise de variâncias também mostrou que os efeitos individuais dos fatores tipo

de concreto e relação água/aglomerante são estatisticamente significativos a um nível de

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

169

confiança de 95%. Isto significa dizer que cada uma dessas variáveis, tomada isoladamente,

exerce influência no potencial de corrosão e, da mesma forma, com base nos valores de F

calc.

pode-se constatar que a variável que mais interfere no potencial de corrosão é a relação

água/aglomerante, vindo em seguida a variável tipo de concreto. Este comportamento foi

similar para a análise estatística dos dados de resistividade elétrica.

Tabela 5.7 - Resultados da análise de variância (ANOVA) realizada com dados de potencial de

corrosão, para os fatores ou variáveis independentes consideradas no modelo estatístico.

Efeito SQ GL MQ F

calc.

tab.

Resultado

Modelo 4917324,63 7 702474,95 148,56

2,04

significativo

Erro (resíduo) 1626573,48 344 4728,41 -- -- --

Total 6543898,10 351 -- -- -- --

Tipo de concreto 3029987,55 3 1009995,85 213,60 2,63 significativo

Relação a/ag 1455909,45 1 1455909,45 307,91 3,87 significativo

Tipo de concreto x relação a/ag 452573,48 3 150857,83 31,905 2,63 significativo

Erro (resíduo) 1626573,48 344 4728,41 -- -- --

mod

= 0,75

mod

= 0,87

Onde:



SQ = Soma dos quadrados;

GL = Graus de liberdade;

MQ = Média dos quadrados;

F = parâmetro de Fischer para o teste de significância dos efeitos;

Resultado = resultado da análise, com indicação se o efeito é significativo ou não;

mod = coeficiente de determinação do modelo e

Rmod = coeficiente de correlação do modelo.

A interação dupla do tipo de concreto e relação água/aglomerante também foi

significativa, indicando que há uma sinergia entre esses fatores, ou seja, a influência que cada

fator (variável), individualmente, exerce sobre o potencial de corrosão depende do outro fator e

vice-versa.

Após a análise de variância ter mostrado que as duas variáveis independentes

(relação a/ag e tipo de concreto) exercem influência significativa nos valores de potencial de

corrosão, assim como a interação dessas variáveis, realizou-se uma comparação múltipla de

médias com todos os concretos considerados na ANOVA (considerando ao mesmo tempo as

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

170

duas variáveis principais do experimento, anteriormente citadas) . Essa comparação de médias

realizada pelo método de Duncan, cujos agrupamentos em ordem decrescente de médias (no

sentido da maior eletronegatividade, da esquerda para a direita) são mostrados a seguir.

Figura 5.32 – Ordem decrescente de médias e disposição dos grupos definidos pela

comparação múltipla de médias, por meio do teste de Duncan para os valores médios de potencial

de corrosão.

Vê-se, da figura anterior, que os resultados mais positivos de potenciais foram os

dos concretos de relação a/ag 0,40 compostos com cinza volante e com metacaulim (10%). Em

seguida, aparecem os concretos de cinza volante (relação a/ag 0,55) e sílica ativa (relação a/ag

0,40). Um terceiro grupo contempla os concretos de referência de relação a/ag 0,40, bem como

os de sílica ativa e de metacaulim (10%), de relação a/ag 0,55. Por fim, com os potenciais de

corrosão significativamente mais negativos dentre todos, tem-se o concreto de referência de

relação a/ag 0,55.

A seguir, são comentados, individualmente, os efeitos da relação água/aglomerante

e da adição mineral nos resultados medidos de potencial de corrosão.

• Influência da Relação Água/Aglomerante

Na figura 5.33 são mostrados as médias globais dos potenciais de corrosão, para

cada relação a/ag, sendo expressos também o intervalo de confiança (para um nível de

confiança de 95%) e o desvio padrão da média, dados esses extraídos da ANOVA. As linhas

tracejadas denotam a separação das médias em dois grupos distintos estatisticamente, uma vez

V4M4 V5S4 R4S5M5 R5

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

171

que o fator “relação a/c” mostrou-se significativo em relação à sua influência nos potenciais de

corrosão (como visto na Tabela 6.5, a partir da análise de variâncias).

Figura 5.33 – Estimativa da média global dos valores de potencial de corrosão, com

seu erro padrão e desvio padrão. A linha tracejada vertical indica os grupos que se diferem

significativamente.

Da Figura 5.33, é importante observar que a relação a/ag 0,40 apresenta valor

médio de potencial de corrosão mais eletropositivo, bem como menor desvio padrão, enquanto

a relação a/ag 0,55 comporta-se de forma exatamente oposta, apresentando valor médio de

potencial de corrosão mais eletronegativo, com maior desvio padrão. Esse comportamento já

era esperado e concorda com a literatura de que altas relações a/ag comparativamente a

relações a/ag mais baixas, propiciam concretos com maior porosidade e permeabilidade,

permitindo mais facilmente a entrada de cloretos, o que torna os potenciais de corrosão mais

eletronegativos, tanto pela redução da resistividade do concreto, quanto pela ruptura da película

passivadora que protege o aço (que no trabalho em questão só ficou notoriamente evidente para

os concretos de referência).

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

172

Na Figura 5.34, pode-se notar a tendência de comportamento dos potenciais de

corrosão por tipo de concreto e por relação a/ag.

Figura 5.34 – Valores médios de potencial de corrosão para cada tipo de concreto em

função da relação a/ag.

Pode-se notar, na Figura 5.34, uma tendência geral de potenciais de corrosão mais

positivos associadas à relação a/ag mais baixas. Este efeito é bastante mais pronunciado para os

sistemas de referência e mais brando para os concretos com adições. Dentre as adições, a cinza

volante, representou os resultados mais favoráveis em relação aos potenciais de corrosão.

• Influência das Adições Minerais

Na Figura 5.35 são mostrados os valores médios de potencial de corrosão para cada

tipo de concreto (adição), com o seu intervalo de confiança (95%) e seus respectivos desvios -

padrões. As linhas tracejadas verticais definem os grupos que diferem significativamente.

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

173

Figura 5.35 – Valores médios globais de potencial de corrosão para todos os concretos

com seus intervalos de confiança de 95% e seus desvios padrões. A linha tracejada vertical define

os grupos que diferem significativamente.

Com base na Figura 5.35, pode-se destacar que o concreto sem adições (R) possui

um comportamento diferenciado dos demais concretos com adições, exibindo valores mais

eletronegativos de potencial de corrosão, além de apresentar grande desvio padrão. Sob o ponto

de vista estatístico, os concretos com adições minerais diferem significativamente entre si,

embora, sob ponto de vista engenharia, eles apresentem valores próximos. Dentre os concretos

com adições minerais, a cinza volante mostra melhor resultado por expressar menor desvio

padrão, bem como por apresentar a média global dos potenciais mais eletropositivos.

Com relação à cinza volante, Ha et al. (2007) concluiu que apesar da cinza volante

reduzir os valores de pH do concreto, a substituição de 30% de cimento Portland melhora as

propriedades de permeabilidade e retarda o tempo de para iniciar a corrosão.

f) Análise Final do Comportamento dos Potenciais de Corrosão das Armaduras

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

174

Destaca-se a importância de se produzir concretos com baixas relações a/ag a fim

de se reduzir a penetração de água e a porosidade dos concretos e, desta forma, evitar a entrada

de agentes agressivos, tais como cloretos. Do mesmo modo, fica nítida a importância de se

utilizar adições minerais em concretos sujeitos a ambientes contaminados por íons cloreto.

Assim, com base na análise estatística global dos resultados de potencial de corrosão, no

período para despassivação das armaduras e na magnitude dos potenciais de corrosão medidos,

pode-se afirmar que, dentre as adições minerais, destaque cabe ao concreto com cinza volante,

que apresentou o melhor desempenho, seguido pelo concreto com adição de metacaulim no teor

de 10% e, por fim, pelo concreto com adição de sílica ativa. Apesar dessas diferenças

estatísticas (calcadas na análise da ordem de grandeza dos valores de potencial), em termos

práticos não se identificou grandes diferenças de desempenho entre os concretos com adições,

haja vista que todos eles não permitiram a despassivação das armaduras neles embutidas

durante todo o período de ataque (à exceção do concreto com sílica ativa e relação a/ag 0,55,

que gerou incerteza quanto a essa questão).

5.2.2 Resultados Relacionados à Cinética do Processo Eletroquímico

Os resultados que possibilitam a avaliação da cinética do processo de corrosão

referem-se aos dados de resistência de polarização e dados de velocidade de corrosão

eletroquiímica. Cabe salientar-se que a taxa de corrosão eletroquímica foi obtida por meio da

equação de Stern-Geary (equação 3.3, item 3.3.2, Capítulo 3), onde para valores de potencial de

corrosão mais positivos que -276 mV (ECS), adotou-se para a constante de Stern - Geary,

52 mV, e para valores mais negativos que -276 mV, adotou-se 26 mV, a partir dos estudos de

Song (2000), Cascudo (1997) e Kouril et al. (2006). Assim, no subitem a seguir (6.2.1.1), estão

apresentados os dados de resistência de polarização, juntamente com os dados de taxa de

corrosão eletroquímica.

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

175

5.2.2.1 Resistência de Polarização e Taxa de Corrosão Eletroquímica

Nas Figuras 5.36 a 5.53 estão apresentadas a resistência de polarização média

5.7

e a

taxa de corrosão eletroquímica dos concretos estudados em função do tempo de ataque (número

de ciclos). Para avaliação dos concretos quanto à taxa de corrosão eletroquímica, adotaram-se

os critérios sugeridos por Alonso e Andrade (1990 apud CASCUDO, 1997), os quais associam

taxas ou velocidades do fenômeno eletroquímico à intensidade da corrosão, conforme a Tabela

5.9.

Tabela 5.8 – Critérios de avaliação da velocidade de corrosão, segundo Alonso e

Andrade (1990 apud CASCUDO, 1997).

Taxa de corrosão (μA/cm

)

Graus de Corrosão

0,1 a 0,2 Desprezível

> 0,2 Inicio de corrosão ativa

1,0 Ataque importante, mas não severo

> 10,0 Ataque muito importante

a) Influência da Relação Água/Aglomerante

Nas Figuras 5.36 a 5.46, a seguir, estão apresentadas as curvas médias de

resistência de polarização e de taxa de corrosão, ambas em função da quantidade de ciclos de

ataque, organizadas por relação a/ag. Cada um dos diferentes sistemas contendo adições

minerais avaliados separadamente nesta alínea, uma vez que (para cada caso) o objetivo neste

momento é a análise da influência da variável relação a/ag.

5.7

Entendo-se que a Rp média foi definida como a média aritmética de 4 determinações individuais por concreto a

cada ciclo.

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

176

Figura 5.36 – Resistência de polarização (Rp) variando com o tempo de ataque (ciclos)

para concretos de referência.

Figura 5.37 – Taxa de corrosão eletroquímica variando com o tempo de ataque

(ciclos) para concretos de referência.

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

177

Analisando a Figura 5.36, pode-se observar uma coerência entre os resultados de

resistência de polarização e potencial de corrosão. Por volta do sexto ciclo de imersão, o

concreto R5 apresentou potenciais de corrosão mais eletronegativos (com faixa de

probabilidade de corrosão maior que 90%); em paralelo, verifica-se uma queda brusca dos

valores de resistência de polarização, que, em decorrência, denota, a partir do sexto ciclo,

crescimentos expressivos na taxa de corrosão eletroquímica. A despassivação das armaduras

para o concreto R4 ocorreu próximo ao ciclo de número 27 e, da mesma forma, houve um

decréscimo significativo dos valores de Rp próximo a esta idade. Assim, fica evidente o efeito

da relação a/ag na magnitude dos valores de Rp e no tempo decorrido até a despassivação. Isto

é fruto da alteração do sistema de poros em virtude da variação da relação a/ag, conforme já

comentado anteriormente.

Nas Figuras 5.39 e 5.39, pode-se notar a influência da relação a/ag na resistência de

polarização e na taxa de corrosão em concretos com adição de sílica ativa.

Figura 5.38 – Resistência de polarização (Rp) variando com o tempo de ataque (ciclos)

para concretos com sílica ativa.

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

178

Figura 5.39 – Taxa de corrosão eletroquímica variando com o tempo de ataque

(ciclos) para concretos com sílica ativa.

Observando as Figuras 5.38, pode-se notar que as curvas seguem relativamente

próximas até o 27

ciclo, quando então se separam, passando o concreto S4 a apresentar valores

de Rp mais altos. Por volta do 35

ciclo, percebe-se uma tendência de queda nos valores de Rp

para o concreto S5, o que poderia ser sugestivo de despassivação da armadura. Contudo, há

incertezas quanto à efetiva ocorrência desse fato, já que ele não ficou evidente na análise dos

potenciais de corrosão e tampouco se observa tal tendência quando são projetadas as

velocidades de corrosão estimadas eletroquimicamente (Figura 5.39). Na Figura 5.39, as curvas

dos dois concretos seguem muito próximas ao longo dos vários ciclos executados,

permanecendo praticamente todo o período na faixa da taxa de corrosão desprezível, segundo

os critérios de Alonso e Andrade (1990 apud CASCUDO, 1997).

Na Figura 5.40 e 5.41 é mostrada a resistência de polarização e taxa de corrosão em

concretos com adição de cinza volante.

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

179

Figura 5.40 – Resistência de polarização (Rp) variando com o tempo de ataque (ciclos)

para concretos com cinza volante.

Figura 5.41 – Taxa de corrosão eletroquímica variando com o tempo de ataque

(ciclos) para concretos com cinza volante.

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

180

Os comportamentos evidenciados nas figuras anteriores se afastam da expectativa

geral de comportamento com base na relação a/ag. Embora não tenham sido observadas claras

evidências de despassivação da armadura para os dois concretos considerados, o que os tornam

similares em termos de desempenho frente à corrosão, houve, todavia, uma inversão inesperada

de comportamento das curvas. Isto pode ter ocorrido em função de vários fatores, tais como:

defeitos nos corpos-de-prova, falhas (macrodefeitos ou vazios) no concreto, imperfeições na

película de passivação, etc. Contudo, não ocorreu no trabalho suficiente controle e

rastreabilidade para identificar as prováveis causas desse resultado.

As Figuras 5.42 a 5.46 mostram a resistência de polarização e a taxa de corrosão

eletroquímica (em função dos ciclos) para os concretos com adição de 10%, 20% e 30% de

metacaulim em substituição ao cimento Portland, em massa.

Figura 5.42 – Resistência de polarização (Rp) variando com o tempo de ataque (ciclos)

para concretos com metacaulim no teor de 10% de substituição.

M4_10%

M5_10%

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

181

Figura 5.43 – Taxa de corrosão eletroquímica variando com o tempo de ataque

(ciclos) para concretos com metacaulim no teor de 10% de substituição.

Figura 5.44 – Resistência de polarização (Rp) variando com o tempo de ataque (ciclos)

para concretos com metacaulim no teor de 20% de substituição.

M5_10%

M4_10%

M4_20%

M5_20%

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

182

Figura 5.45 – Taxa de corrosão eletroquímica variando com o tempo de ataque

(ciclos) para concretos com metacaulim no teor de 20% de substituição.

Figura 5.46 – Resistência de polarização (Rp) variando com o tempo de ataque (ciclos)

para concretos com metacaulim no teor de 30% de substituição.

M4_20%

M5_20%

M4_30%

M5_30%

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

183

Figura 5.47 – Taxa de corrosão eletroquímica variando com o tempo de ataque

(ciclos) para concretos com metacaulim no teor de 30% de substituição.

Pode-se notar nos concretos com adição de 10% e 20% de metacaulim um ligeiro

acréscimo nos valores de Rp ao longo dos ciclos. Acredita-se que isto seja atribuído ao fato do

potenciostato, por alguma razão, não ter conseguido compensar corretamente a queda ôhmica,

tomando medidas aparentes. Assim, o equipamento teria mensurado a Rp, que é um parâmetro

da interface (associado à transferência de carga elétrica) mais a resistência ôhmica relativa à

camada do concreto, tendendo assim a majorar o valor real de Rp (apenas da interface

aço/concreto) e provocando erros na estimativa da taxa de corrosão da armadura. Talvez tenha

havido associação desse fato com um comportamento interessante observado nos concretos

com 20% e 30% de metacaulim, qual seja, até o 19

ciclo, aproximadamente, o valor médio de

Rp é superior para a relação a/ag 0,55 em comparação à relação a/ag 0,40. Após esse período

inicial, as curvas se invertem e mostram comportamentos que se enquadram melhor na

expectativa prévia que se tem desses resultados. Isto porque, concretos de relação a/ag 0,40 têm

M5_30%

M4_30%

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

184

maior consumo de cimento (em tese, maior alcalinidade), o que sugere uma película de

passivação da armadura mais bem formada e, portanto, um valor mais alto de Rp. Além do

mais, sendo os concretos de relação a/ag 0,40 mais densos e compactos do que os de relação

a/ag 0,55, haveria para aqueles maior garantia de manutenção da estabilidade da película de

passivação, refletindo-se em valores relativamente mais altos de Rp, por maior período de

tempo (CASCUDO, 2000).

A partir de informações de Cascudo (1997), tem-se que a queda ôhmica é uma

queda de potencial provocada pela alta resistividade elétrica do concreto, sendo função tanto da

corrente quanto da forma geométrica e distância entre os eletrodos de trabalho e de referência.

O referido autor comenta que a qualidade do concreto tem um papel importante nessa questão,

porque concretos com baixa relação a/ag e com adições minerais têm altas resistividades

elétricas.

Cabe ressaltar-se que a queda ôhmica efetuada pelo potenciostato utilizado

consistia de “rápidas” impedâncias para se mensurar a resistência ôhmica da camada de

concreto e, assim, detectar o valor da queda ôhmica a cada ponto da curva de voltametria. Com

isto, o valor de Rp era corrigido mediante a subtração algébrica do valor inicialmente medido

pela parcela resistiva do concreto (referente à queda ôhmica).

b) Influência da Adição Mineral

Nas Figuras 5.48 a 5.50, pode-se perceber a influência do tipo de adição mineral na

resistência de polarização e na taxa de corrosão estimada eletroquimicamente.

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

185

Figura 5.48 – Resistência de polarização (Rp) variando com o tempo de ataque (ciclos)

para concretos com relação água/aglomerante 0,40.

Figura 5.49 – Taxa de corrosão eletroquímica variando com o tempo de ataque

(ciclos) para concretos com relação água/aglomerante 0,40.

M4_10%

M4_20%

M4_30%

M4_10%

20%

M4_30%

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

186

Provavelmente devido à maior alcalinidade do concreto que possibilita a formação

de uma película de passivação bem formada e densa (CASCUDO, 2000), o concreto R4 exibiu

inicialmente o maior valor de Rp. Porém ao longo dos ciclos, o concreto referência

comparativamente aos concretos com adições, tornou-se mais susceptível à ação dos íons

cloretos, apresentando queda acentuada nos valores de Rp e expressivas taxas de corrosão.

Dentre os concretos com adições minerais, destacam-se os concretos com 10% e

20% de metacaulim, assim como o concreto de sílica ativa, como os que resultaram em valores

de Rp mais altos (e Icorr mais baixos) durante a maior parte do período de ataque. O concreto

de cinza volante se manteve praticamente com os mesmos valores de Rp do início ao fim do

período de ataque.

A seguir, nas Figuras 5.50 e 5.51, têm-se os gráficos de Rp e Icorr para os concretos

de relação a/ag 0,55.

Figura 5.50 – Resistência de polarização (Rp) variando com o tempo de ataque (ciclos)

para concretos com relação água/aglomerante 0,55.

M5_30%

M5_20%

M5_10%

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

187

Figura 5.51 – Taxa de corrosão eletroquímica variando com o tempo de ataque

(ciclos) para concretos com relação água/aglomerante 0,55.

O concreto R5 mostra-se extremamente susceptível ao ataque por íons cloretos,

evidenciado pela queda expressiva nos valores de Rp logo no início dos ciclos, evidenciado

também na técnica de potencial de corrosão pela despassivação da armadura (visto no item

5.2.2.1, alínea “c”) e, em conseqüência, pelas altas taxas de corrosão eletroquímica.

Os demais concretos com adições mantiveram-se em um mesmo patamar de Rp e

com taxas de corrosão desprezíveis, evidenciado também nos potenciais de corrosão destes

concretos que se mantiveram em faixas de potencial com probabilidade de corrosão menor que

10% e nenhuma ou insignificante dissolução do aço, caracterizando cenário de passividade da

armadura. Dentro da variação dos concretos com adições, percebe-se melhor desempenho dos

concretos com metacaulim, nos teores de 10% e de 20%, que exibiram, comparativamente, os

mais elevados valores de Rp.

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

188

c) Influência da Classe de Resistência

Apesar da variável classe de resistência não ter sido pré-definida no programa

experimental e sim calculada após a obtenção dos valores médios de resistência à compressão,

ainda sim optou-se por expressar as várias classes de resistência obtidas na presente dissertação

em relação à resistência de polarização e à taxa de corrosão. Lembrando que nas Figuras 5.52 e

5.55 estão apresentados os valores médios dos concretos em seus respectivos grupos de

resistência, tanto para concretos de referência quanto para concretos com adições.

Figura 5.52 – Resistência de polarização (RP) variando com o tempo de ataque

(ciclos) para concretos com classe de resistência C20, C25, C30, C35 e C40, incluindo os concretos

de referência.

Na Figura 5.52, pode-se perceber que a classe de resistência C25, representada pelo

concreto R5, definitivamente mostra pouca ou nenhuma proteção física quanto à entrada de

íons cloreto. Enquanto a classe C20, representada pelo concreto V5, apesar da menor classe de

resistência, mostra-se como um concreto com melhores características de porosidade e

C25

C35

C40

C30

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

189

permeabilidade. Esse resultado reforça o que foi comentado anteriormente quando da avaliação

da resistividade e dos potenciais de corrosão (itens 5.1.3 e 5.2.2.1, alínea “c”), de que a

resistência à compressão não se constitui fator preponderante de controle da corrosão por

cloretos (ou de durabilidade, de modo geral). Um fator como a presença de adições minerais se

mostrou muito significativo quanto a esse aspecto, independente da classe de resistência.

Figura 5.53 – Taxa de corrosão eletroquímica variando com o tempo de ataque

(ciclos) para concretos com classe de resistência C20, C25, C30, C35 e C40, incluindo os concretos

de referência.

Para se poder proceder uma análise mais coerente, excluiu-se, na comparação das

classes de resistência, os concretos de referência, como se vê nas Figuras 5.51 e 5.54. Ao

proceder dessa forma, pode-se observar que entre C20 e C40 os resultados “caminharam”

próximos. A estimativa das taxas de corrosão remete a uma situação de passivação durante todo

o período de ataque.

C25

C35

C30

C40

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

190

Contudo, sabe-se, pelo controle das variáveis, que tal quadro de comportamento foi

muito mais influenciado pelas adições (alterando a estrutura interna dos concretos) do que pela

classe de resistência em si. Para se ter uma conclusão mais precisa sobre o efeito da classe de

resistência sobre os parâmetros de corrosão em questão, a concepção de um futuro experimento

seria necessária, desta feita considerando essa variável (classe de resistência) como uma

variável principal da pesquisa. Dessa forma, questões como o tamanho da amostra (número de

repetições para cada situação individual), os tipos de concreto (com e sem adições) e a faixa de

variação de resistência, entre outros, deveriam ser criteriosamente levados em conta na

pesquisa.

Figura 5.54 – Resistência de polarização (Rp) variando com o tempo de ataque (ciclos)

para concretos com classe de resistência C20, C30, C35 e C40, somente considerando os concretos

com adições (sem referência).

C30

C40

C20

C35

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

191

Figura 5.55 – Taxa de corrosão eletroquímica variando com o tempo de ataque

(ciclos) para concretos com classe de resistência C20, C30, C35 e C40, incluindo somente

concretos com adições (sem referência).

d) Valores Médios e Análise Final de Rp

A Tabela 5.10 mostra o valor médio total dos valores de resistência de polarização

(Rp) durante o tempo de ataque para todos os concretos estudados e a Figura 5.53 apresenta

esses resultados graficamente.

C35

C40

C30

C20

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

192

Tabela 5.9 – Valores médios de resistência de polarização durante o tempo de ataque

para os concretos estudados.

Tipo de concreto

Teor de adição

(%)

a/ag

Valores médios de

Rp (kohm.cm

)

0,40 494

Referência (R) 0

0,55 63

0,40 710

Silica ativa (S) 10

0,55 543

0,40 388

Cinza Volante (V) 25

0,55 709

0,40 992

Metacaulim 10%

0,55 770

0,40 1049

Metacaulim 20%

0,55 935

0,40 487

Metacaulim 30%

0,55 485

Figura 5.56 – Valores médios expressos graficamente de resistência de polarização

para os concretos.

Por meio da Tabela 5.10 e da Figura 5.56, pode-se perceber o efeito das adições

minerais, principalmente em concretos com maiores relações a/ag, no que tange aos patamares

característicos dos valores de resistência de polarização. Fica claro que os sistemas com 10% e

20% de metacaulim representam os concretos com os mais altos valores de Rp, vindo, em

10%

20%

30%

10%

20%

30%

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

193

seqüência, os concretos com sílica ativa e os concretos com cinza volante. Há uma queda

significativa na ordem de grandeza de Rp para os concretos de metacaulim 30% em relação aos

outros dois teores. Nota-se também que para o concreto de referência, a alteração da relação

a/ag de 0,40 para 0,55 implicou numa redução de 87% no valor médio de resistência de

polarização, denotando o quanto este último sistema se mostra susceptível ao ataque das

armaduras por íons cloreto.

5.2.2.2 Impedância Eletroquímica

Os resultados de impedância são apresentados a seguir, sendo expressos por um

plano complexo (real-imaginário) de coordenadas cartesianas, denominado de diagrama de

Nyquist, no qual se tem nas abscissas a parte real, ligada a termos resistivos da impedância, e

nas ordenadas a parte imaginária, associada a termos capacitivos ou indutivos da impedância.

O circuito equivalente, sugerido por John et al. (1983) e Dawson et al. (1990) apud

Cascudo (2000), proposto para modelar a interface aço-concreto, será adotado na presente

pesquisa e, na Figura 5.57, pode-se observar a associação dos elementos deste circuito com as

partes do concreto e interface, acompanhado do diagrama de Nyquist correspondente.

Ressaltando-se que faixa de freqüência adotada foi de 100 kHz a 10 mHz, conforme comentado

no item 4.6.3.3, alínea “c”, do Capítulo 4,

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

194

Figura 5.57 – Circuito equivalente proposto para o caso do concreto armado:

associação dos elementos do circuito com as partes do concreto e interface e diagrama de Nyquist

correspondente (JOHN et al., 1983 apud CASCUDO, 2000).

Nas Figuras 5.58 a 5.74 estão apresentados os resultados de impedância dos

concretos estudados referentes aos seguintes tempos de ataque: antes do início do ataque, 154

dias e 308 após o início do ataque por íons cloreto.

a) Influência da Relação Água/Aglomerante

Figura 5.58 - Diagramas de Nyquist dos concretos de referência e relação a/ag 0,40 e

0,55, com as medidas realizadas anteriormente ao início do ataque por cloretos, com freqüências

de 100 kHz a 10 mHz.

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

195

Figura 5.59 - Diagramas de Nyquist dos concretos de referência e relação a/ag 0,40 e

0,55, com as medidas realizadas após 154 dias do início do ataque por cloretos, com freqüências

de 100 kHz a 10 mHz: (a) concretos R4 e R5 (b) imagem ampliada para o concreto R5 (c) imagem

ampliada para o concreto R4.

Figura 5.60 - Diagramas de Nyquist dos concretos de referência e relação a/ag 0,40 e

0,55, com as medidas realizadas após 308 dias do início do ataque por cloretos, com freqüências

de 100 kHz a 10 mHz: (a) concretos R4 e R5 (b) imagem ampliada para o concreto R5 (c) imagem

ampliada para o concreto R4.

a) b) c)

R5 R4

a) b) c)

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

196

Figura 5.61 - Diagramas de Nyquist dos concretos com adição de sílica ativa e relação

a/ag 0,40 e 0,55, com as medidas realizadas anteriormente ao início do ataque por cloretos, com

freqüências de 100 kHz a 10 mHz.

Figura 5.62 - Diagramas de Nyquist dos concretos com adição de sílica ativa e relação

a/ag 0,40 e 0,55, com as medidas realizadas após 154 dias do início do ataque por cloretos, com

freqüências de 100 kHz a 10 mHz.

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

197

Figura 5.63 - Diagramas de Nyquist dos concretos com adição de sílica ativa e relação

a/ag 0,40 e 0,55, com as medidas realizadas após 308 dias do início do ataque por cloretos, com

freqüências de 100 kHz a 10 mHz.

Figura 5.64 - Diagramas de Nyquist dos concretos com adição de cinza volante e

relação a/ag 0,40 e 0,55, com as medidas realizadas anteriormente ao início do ataque por

cloretos, com freqüências de 100 kHz a 10 mHz: (a) concretos V5 e V4 (b) imagem ampliada para

os referidos concretos.

V5 V4

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

198

Figura 5.65 - Diagramas de Nyquist dos concretos com adição de cinza volante e

relação a/ag 0,40 e 0,55, com as medidas realizadas após 154 dias do início do ataque por cloretos,

com freqüências de 100 kHz a 10 mHz.

Figura 5.66 - Diagramas de Nyquist dos concretos com adição de cinza volante e

relação a/ag 0,40 e 0,55, com as medidas realizadas após 308 dias do início do ataque por cloretos,

com freqüências de 100 kHz a 10 mHz.

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

199

Figura 5.67 - Diagramas de Nyquist dos concretos com adição de metacaulim em

substituição parcial ao cimento Portland em massa no teor de 10% e relação a/ag 0,40 e 0,55, com

as medidas realizadas anteriormente ao início do ataque por cloretos, com freqüências de 100

kHz a 10 mHz: (a) concretos M4_10% e M5_10% (b) imagem ampliada para os referidos

concretos.

Figura 5.68 - Diagramas de Nyquist dos concretos com adição de metacaulim em

substituição parcial ao cimento Portland em massa no teor de 10% e relação a/ag 0,40 e 0,55, com

as medidas realizadas após 154 dias do início do ataque por cloretos, com freqüências de 100 kHz

a 10 mHz: (a) concretos M4_10% e M5_10% (b) imagem ampliada para os referidos concretos.

M5_10%

M4_10%

M5_10%

M4_10%

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

200

Figura 5.69 - Diagramas de Nyquist dos concretos com adição de metacaulim em

substituição parcial ao cimento Portland em massa no teor de 10% e relação a/ag 0,40 e 0,55, com

as medidas realizadas após 308 dias do início do ataque por cloretos, com freqüências de 100 kHz

a 10 mHz: (a) concretos M4_10% e M5_10% (b) imagem ampliada para os referidos concretos.

Figura 5.70 - Diagramas de Nyquist dos concretos com adição de metacaulim em

substituição parcial ao cimento Portland em massa no teor de 20% e relação a/ag 0,40 e 0,55, com

as medidas realizadas anteriormente ao início do ataque por cloretos, com freqüências de 100

kHz a 10 mHz.

M5_20%

M4_20%

M5_10%

M4_10%

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

201

Figura 5.71 - Diagramas de Nyquist dos concretos com adição de metacaulim em

substituição parcial ao cimento Portland em massa no teor de 20% e relação a/ag 0,40 e 0,55, com

as medidas realizadas após 154 dias do início do ataque por cloretos, com freqüências de 100 kHz

a 10 mHz.

Figura 5.72 - Diagramas de Nyquist dos concretos com adição de metacaulim em

substituição parcial ao cimento Portland em massa no teor de 20% e relação a/ag 0,40 e 0,55, com

as medidas realizadas após 308 dias do início do ataque por cloretos, com freqüências de 100 kHz

a 10 mHz.

M5_20%

M4_20%

M5_20%

M4_20%

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

202

Figura 5.73 - Diagramas de Nyquist dos concretos com adição de metacaulim em

substituição parcial ao cimento Portland em massa no teor de 30% e relação a/ag 0,40 e 0,55, com

as medidas realizadas anteriormente ao início do ataque por cloretos, com freqüências de 100

kHz a 10 mHz

Figura 5.74 - Diagramas de Nyquist dos concretos com adição de metacaulim em

substituição parcial ao cimento Portland em massa no teor de 30% e relação a/ag 0,40 e 0,55, com

as medidas realizadas após 154 dias do início do ataque por cloretos, com freqüências de 100 kHz

a 10 mHz

M4_30%

M5_30%

M4_30%

M5_30%

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

203

Figura 5.75 - Diagramas de Nyquist dos concretos com adição de metacaulim em

substituição parcial ao cimento Portland em massa no teor de 30% e relação a/ag 0,40 e 0,55, com

as medidas realizadas após 308 dias do início do ataque por cloretos, com freqüências de 80 kHz a

10 mHz.

Das figuras anteriores, observa-se que o concreto R5 exibe maior impedância

provavelmente por estar mais seco no momento da medida (antes do início dos ciclos), o que

denota maior resistividade, isto é, maior resistência ôhmica em relação ao concreto R4.

Possivelmente, os dois concretos, a saber, R4 e R5, estão passivos, muito embora, a avaliação

gráfica não dê muitos subsídios para está análise.

Pode-se perceber uma queda acentuada nos valores de impedância do concreto R5,

com indicação de atividade corrosiva e, portanto, caracterizando despassivação da armadura

para esse concreto. A mudança abrupta nos dados de impedância pode dar informações sobre a

morfologia do ataque, sugerindo eventual ataque localizado pela ação de cloretos

(CASCUDO, 1997). Todavia, como o monitoramento da impedância no presente caso não se

deu com freqüência elevada (quanto ao número de medidas ao longo do tempo), não se pode

inferir sobre esta questão neste trabalho.

M4_30%

M5_30%

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

204

Na idade de 154 dias de ataque, o concreto R4 apresentou maior impedância no

campo imaginário, muito embora no campo real a impedância tenha sido muito reduzida, dando

forte indicação de que também para esse concreto houve despassivação da armadura. A

ocorrência da extrapolação da reta acentuada a 45

equivale dizer que nessa idade, a corrosão

foi controlada principalmente por difusão do oxigênio. De fato, este comportamento é

justificado pelo fato dos corpos-de-prova estarem imersos em solução e, mesmo apenas com

1/3 de sua altura (a do corpo-de-prova) em contato com a solução agressiva, mostrou-se

continuamente com alto grau de umidade. A solução em contato com a base do corpo-de-prova

rapidamente ascendia por capilaridade e, nesta condição, a difusão do oxigênio é lenta e o

processo eletroquímico passa a ser controlado pela reação catódica de redução de O

(CASCUDO, 2000)

Para os demais concretos com adições, nota-se em geral que não houve alteração

significativa dos dados de impedância com o tempo de ataque, o que expressa não ter havido

alteração da interface aço/concreto e, portanto, da passivação da armadura.

Percebe-se uma tendência comum, os concretos com maior relação a/ag apresentam

dados de impedância, principalmente na parcela do eixo real superiores aos de menor relação

a/ag. Em alguns casos, houve inversão das curvas na primeira medida (antes do inicio dos

ciclos), provavelmente porque estes concretos estavam mais secos. Os concretos com adição de

metacaulim e cinza volante foram conduzidos à câmara úmida e lá permaneceram por um

período de 24 horas. Este procedimento fez-se necessário a fim de que os corpos-de-prova

perdessem a condição seca que interferia nas medidas de potencial de corrosão. Acredita-se

que este procedimento teve interveniência também nas medidas de impedância. Salienta -se que

os concretos de menor relação a/ag (0,40) têm maior consumo de cimento (maior reserva

alcalina) e menor porosidade do que o concreto de relação a/ag 0,55. Isto se refletiu na

tendência geral observada nos maiores valores de resistência à transferência de carga (parte do

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

205

arco capacitivo) e resistências ôhmicas, respectivamente, para esses concretos de menor relação

a/ag.

b) Influência do Tipo de Adição Mineral

Nas figuras 5.75 a 5.80 estão apresentados os resultados de impedância para os

concretos com relação a/ag 0,40 e 0,55, em período anterior ao início do ataque, aos 154 dias e

aos 308 dias de ataque, confrontando em um mesmo gráfico os vários concretos (com os

diferentes tipos de adições minerais).

Figura 5.76 - Diagramas de Nyquist dos concretos com relação a/ag 0,40, com as

medidas realizadas anteriormente ao início do ataque por cloretos, com freqüências de 100 kHz a

10 mHz.

M4_30%

M4_20%

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

206

Figura 5.77 - Diagramas de Nyquist dos concretos com relação a/ag 0,40, com as

medidas realizadas após 154 dias do início do ataque por cloretos, com freqüências de 100 kHz a

10 mHz.

Figura 5.78 - Diagramas de Nyquist dos concretos com relação a/ag 0,40, com as

medidas realizadas após 308 dias do início do ataque por cloretos, com freqüências de 100 kHz a

10 mHz.

M4_30% M4_20%

M4_20%

M4_30%

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

207

Figura 5.79 - Diagramas de Nyquist dos concretos com relação a/ag 0,55, com as

medidas realizadas anteriormente ao início do ataque por cloretos, com freqüências de 100 kHz a

10 mHz.

Figura 5.80 - Diagramas de Nyquist dos concretos com relação a/ag 0,40, com as

medidas realizadas após 154 dias do início do ataque por cloretos, com freqüências de 100 kHz a

10 mHz.

M5_20%

M5_30%

M5_20%

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

208

Figura 5.81 - Diagramas de Nyquist dos concretos com relação a/ag 0,40, com as

medidas realizadas após 308 dias do início do ataque por cloretos, com freqüências de 100 kHz a

10 mHz.

Nota-se com o tempo de ataque, a ocorrência da impedância difusional para os

concretos estudados, como esperado, pelas características do tipo de ataque, isto é, pela difusão

do O

dificultada em meios úmidos.

Não houve diferenças significativas dos dados de interface aço/concreto com o

tempo de ataque dos concretos estudados com adições minerais. Dentre estes concretos, não há,

em princípio, indicação de despassivação das armaduras, o mesmo não se podendo dizer dos

concretos de referência, cujos valores de impedância reduziram significativamente com o

tempo de ataque.

Fica evidente também, nas figuras anteriores, uma maior impedância do sistema

para os concretos com adições minerais.

Notou-se uma grande influência dos teores de metacaulim nos dados de

impedância, independente da relação a/ag. Com 20% e 30%, há um aumento significativo em

todos os parâmetros de impedância (impedância real, impedância imaginária, resistência à

M5_30%

M5_20%

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

209

transferência de carga), exceto na resistência ôhmica. O que de fato ficou marcante nesses

casos do metacaulim foi o crescimento dos arcos capacitivos à medida que se aumentou o teor

de metacaulim. O aumento da resistência à transferência de carga em função do acréscimo no

teor de metacaulim ressalta a grande eficiência do metacaulim no que tange a produzir

acréscimo na impedância dos sistemas.

5.2.3 Análise Visual das Barras de Aço e dos Concretos ao Final do Experimento

Após a abertura dos corpos-de-prova de concreto, as barras de aço foram

inspecionadas visualmente. Nas Figuras 5.81 a 5.82, estão apresentados alguns registros

fotográficos do aspecto visual das barras de aço e, nas Figuras 5.83 e 5.84, são mostrados os

concretos próximos à região da armadura exposta à corrosão.

Figura 5.82 – Aspecto superficial final de uma barra de aço inserida em um concreto

de referência e relação a/ag 0,55, exposta à corrosão por 308 dias de ataque.

Figura 5.83 – Aspecto superficial final de uma barra de aço inserida em um concreto

de referência e relação a/ag 0,40, exposta à corrosão por 308 dias de ataque.

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

210

Pode-se visualizar, das figuras anteriores, que em relação à barra do concreto R4, a

barra R5 corroeu-se de forma mais intensa, com maior formação de produtos de corrosão, perda

de seção do aço e área de desgaste. Esse resultado é coerente com os resultados obtidos de

potencial de corrosão, resistência de polarização e impedância eletroquímica.

Os resultados da análise visual confirmam os resultados dos ensaios eletroquímicos,

em que, de fato, apenas os concretos de referencia (R4 e R5) tiveram despassivação das

armaduras, com o conseqüente estágio de propagação da corrosão.

Figura 5.84 – Concreto R4 próximo à armadura de aço exposta à corrosão por 308

dias.

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

211

Figura 5.85 – Concreto R5 próximo à armadura de aço exposta à corrosão por 308

dias.

Nota-se, analisando as figuras anteriores, que o concreto R5 apresenta-se com

acentuadas manchas de corrosão, claramente mais comprometido que o concreto R4, o que é

condizente com a inspeção visual realizada na superficie das barras de aço.

Os vários concretos, exceto os de referência, não revelaram indícios visuais de

corrosão nas armaduras de aço. Mesmo os que, de alguma forma, geraram alguma incerteza na

avaliação eletroquímica quanto à despassivação e posterior desenvolvimento da corrosão, como

os concretos S5, V4 e M4_30%, tiveram suas incertezas devidamente esclarecidas mediante

análise visual, que afastou a hipótese da corrosão. As fotografias das figuras 6.86 e 6.87

ilustram aspectos visuais de barras de aço íntegras (referentes aos concretos S5 e M5_30%,

respectivamente), após 308 dias de ataque por cloretos. As Figuras 5.87 e 5.88 mostram

aspectos visuais dos concretos, após a extração das barras de aço, referentes às barras das

Figuras 5.85 e 5.86.

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

212

Figura 5.86 – Aspecto superficial final de uma barra de aço inserida no concreto S5

exposto à corrosão por 308 dias de ataque.

Figura 5.87 – Aspecto superficial final de uma barra de aço inserida no concreto

M5_30% exposto à corrosão por 308 dias de ataque.

Figura 5.88 – Concreto S5 próximo à armadura de aço exposta à corrosão por 308

dias.

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

213

Figura 5.89 – Concreto M5_30% próximo à armadura de aço exposta à corrosão por

308 dias.

Não se observam das figuras anteriores, evidências de corrosão (manchas de

produtos de corrosão) nos concretos, nas regiões próximas das barras extraídas das Figuras 5.83

e 5.84.

Em relação a manchas de corrosão na superfície externa dos concretos, evidenciou-

se que apenas o concreto R5 apresentou sutis manchas de corrosão.

Destaque cabe aos concretos M5_20%, M5_30% e V5, que apresentaram em sua

superfície intenso acúmulo de NaCl precipitado.

5.3 Análise Global dos Resultados

Este item contempla uma discussão do desempenho dos concretos estudados no que

se refere às propriedades avaliadas na presente dissertação. Percebeu-se, ao longo de todo o

experimento, a eficiência das adições minerais, em maior ou menor amplitude, em todas as

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

214

propriedades avaliadas. Bem como um melhor desempenho dos concretos com menor relação

a/ag.

A seguir, estão discutidos os efeitos da relação a/ag e das adições minerais

empregadas, analisando e relacionando, dentre outros, as características dos materiais

empregados.

5.3.1 Relação a/ag

As análises de variância realizadas indicaram que a variável mais importante é a

relação a/ag, seguida pela variável tipo de adição. De fato, os experimentos realizados

apresentaram uma tendência geral dos concretos com menores relações a/ag mostrarem

melhores desempenhos nas diversas propriedades avaliadas, a saber: maiores resistividades

elétricas, potenciais de corrosão menos eletronegativos, maiores resistência de polarização,

menores taxas de corrosão e maiores impedâncias.

A influência da relação a/ag foi maior para os concretos de referência, sendo que

estes apresentaram os piores resultados em todos os parâmetros avaliados, denotando a

superioridade dos sistemas com adições minerais nos resultados avaliados, o que

provavelmente se dá em decorrência da densificação da matriz cimentícia e da alteração do

sistema de poros, com refinamento e redução da conexão dos poros entre si.

Os resultados de absorção capilar aos 91 dias de idade dos concretos com adições,

mostrados na Tabela 4.2 do Capítulo 4, indicaram uma maior absorção para os concretos com

relação a/ag 0,40. Isto provavelmente se justifica porque estes concretos, especialmente como

refinamento de poros em sistemas com adições minerais, possuem maior sucção capilar do que

os concretos com relação a/ag 0,55 (em média). Corroborando, esse argumento, o concreto de

referência obteve comportamento inverso, com o concreto R5 apresentando maior absorção

capilar que R4. Ressalta-se, de uma forma geral, que o concreto com menor valor médio de

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

215

absorção capilar foi o concreto com adição de sílica ativa, seguido pelo concreto referência,

cinza volante, metacaulim 30%, metacaulim 10% e metacaulim 20%. Em suma, a relação a/ag

é um fator importante mas não suficiente para controlar a corrosão de armaduras de concretos

contaminados por cloretos. Sua importância é muito maior em concretos sem adições. Em

concretos modificados por adições, sua importância é minimizada.

5.3.2 Adição Mineral

De uma forma geral, pode-se afirmar que as adições minerais melhoram

significativamente a performance (quanto à corrosão das armaduras) de concretos sujeitos ao

ataque por cloretos. Isto se dá, provavelmente, pela alteração da microestrutura do concreto,

mediante a densificação da matriz cimentícia, seja por ação pozolânica, seja por efeito fíler.

Quanto às resistências mecânicas, o concreto com adição de cinza volante

apresentou, em todas as idades, desempenho inferior às demais adições, provavelmente pela sua

menor área específica (1500 m

/kg). Este comportamento pode ser atribuído,

comparativamente, às características químicas, físicas e mineralógicas da sílica ativa e do

metacaulim, já que possuem elevadas áreas específicas paralelamente aos mais altos índices de

atividade pozolânica, elevados índices de sílica (principalmente no caso da sílica ativa) e

estruturas mais amorfas (conforme difratogramas de raios X, apresentado nos itens 4.3.2 do

Capítulo 4), que proporcionam um acréscimo nos pontos de nucleação, acelerando as reações

pozolânicas e promovendo a densificação da matriz. Assim, pode-se dizer que o metacaulim e a

sílica ativa foram mais eficientes em suas contribuições no tocante ao ganho de resistência à

compressão dos concretos.

Apesar dos concretos preparados com adições de cinza volante terem apresentado

resistências à compressão axial menores ou da mesma ordem de grandeza dos concretos de

referência, eles apresentaram bom desempenho quanto aos demais parâmetros avaliados no

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

216

contexto da durabilidade. Este fato confirma que a resistência mecânica não deve ser o único

parâmetro a ser analisado quando da escolha ou especificação do concreto a ser empregado em

obras de engenharia, principalmente no que tange à durabilidade.

Em relação ao potencial de corrosão, verificou-se que o menor tempo para a

despassivação da armadura foi dos concretos de referência, enquanto os demais concretos não

apresentaram despassivação. Da mesma forma, as taxas de corrosão eletroquímicas foram

significativamente mais altas para os concretos de referência. Evidenciou-se que as adições

minerais foram capazes de melhorar o desempenho dos concretos, mesmo para os concretos de

relações a/ag 0,55.

Dentre as adições minerais, destaca-se a sílica ativa e o metacaulim que

apresentaram em grande parte das propriedades avaliadas, os melhores desempenhos. No que

se refere ao teor ótimo de metacaulim, o concreto com 20% obteve bom comportamento quanto

à resistência de polarização, resistência à compressão, absorção capilar e índice de vazios,

entretanto, destaca-se o concreto com 10% de metacaulim por este apresentar alta resistividade

e por ela ser um fator importante que governa a corrosão eletroquímica.

Apesar da literatura (GERRAM, 1983 apud NITA, 2006; de ISAIA, 1995 apud

NITA, 2006; DOTTO et al., 2004; GOUWRIPALAN; MOHAMED,1998) retratar um

decréscimo no pH na solução dos poros do concreto com o uso de adições minerais, este efeito

parece não ter sido significativo para os concretos estudados.

A seguir, têm-se algumas considerações específicas sobre as adições minerais

empregadas na avaliação experimental.

a) Cinza Volante

Analisando todas as propriedades avaliadas, observou-se que a cinza volante

apresentou desempenho inferior em comparação às outras adições minerais. Esse

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

217

comportamento pode ser explicado por suas características mineralógicas e físicas. Quanto aos

aspectos mineralógico e químico, vê se que da Tabela 4.3 (Capítulo 4) que a relação

alumina/sílica na cinza volante é maior, por exemplo, do que em relação à sílica ativa (que é

essencialmente sílica). Esse aspecto é negativo para a cinza volante, já que em eventuais

reações pozolânicas, o material silicoso produz basicamente C-S-H. Também se vê um certo

grau de cristalinidade no difratograma de raios X da cinza volante (em comparação com o

difratograma essencialmente amorfo da sílica ativa), conforme Figura 4.3 e 4.4 (item 4.3.2,

Capítulo45). Este resultado sugere maior reatividade da sílica ativa e menor reatividade da

cinza volante, apesar do ensaio de atividade pozolânica (Tabela 4.3 – Capítulo 4) ter

apresentado resultado inverso, porém próximos.

Quanto aos aspectos físicos (finura), observou-se também que a cinza volante

possui menor área específica (1500 kg/m

) comparativamente às demais adições (área

específica-BET, Tabela 4.3, Capítulo 4), o que compromete sua ação química como pozolana e,

principalmente, sua ação física como fíler.

b) Sílica Ativa

A sílica ativa originou concretos com bom desempenho no que tange a todas as

propriedades avaliadas. Contudo, a sílica ativa apresentou sensibilidade quanto à alteração da

relação a/ag de 0,40 para 0,55 no potencial de corrosão. Seu bom desempenho global pode ser

justificado por seu grau de amorfismo, por elevada finura (área específica igual a 15990 m

/kg)

e por sua natureza química essencialmente silicosa.

c) Metacaulim

O difratograma de raios X do metacaulim (Figura 4.5 – Capítulo 4) mostra certa

cristalinidade, porém, acredita-se que o bom desempenho apresentado pelos concretos com

metacaulim se justifica por sua elevada área específica, da ordem de 21250 m

/kg, o que

Capítulo 5 – Apresentação e Discussão dos Resultados

218

certamente contribui para uma eficiente ação fíler, com significativo refinamento de poros e

redução da permeabilidade.

Dentre os teores de metacaulim, destaca-se o teor de 10% que obteve elevados

valores de resistividade elétrica, conforme comentado anteriormente.

Capítulo 6 – Conclusões

219

CAPÍTULO 6

CONCLUSÕES

Com base nos resultados obtidos neste programa experimental, para as condições

de ensaio, variáveis e materiais adotados, são estabelecidas as conclusões listadas a seguir:

• Os concretos de referência apresentaram, em geral, os piores resultados nas

propriedades avaliadas e nos estudos realizados, deixando evidente o efeito positivo da

incorporação de adições minerais em concretos submetidos à corrosão das armaduras

induzida por cloretos, sobretudo adições de elevada reatividade como a sílica ativa e o

metacaulim;

• A influência da relação a/ag, para os níveis estudados 0,40 e 0,55, é muito mais

acentuada para os concretos de referência do que para concretos com adições minerais;

essa variável, a partir da análise estatística, resultou no efeito mais significativo nas

avaliações de resistividade elétrica e de potenciais de corrosão .

• Em relação à resistividade elétrica, os concretos com adição de sílica ativa mostraram

os valores mais elevados, seguidos pelos concretos com adição de 10%, 20%, 30% de

metacaulim, cinza volante e, por fim, pelos concretos de referência. O acréscimo na

resistividade promovido pela sílica ativa foi da ordem de 40% (em média para as duas

relações a/ag) em relação ao concreto de referência;

• Quanto aos potenciais de corrosão, a análise estatística global dos resultados mostrou

que o concreto com cinza volante obteve os valores mais positivos de potencial de

corrosão, seguido pelos concretos com 10%, 20% e 30% de metacaulim, concretos

Capítulo 6 – Conclusões

220

com sílica ativa e de referência, respectivamente. Porém, apesar dessas diferenças

estatísticas, em termos práticos não se identificou grandes diferenças de desempenho

entre os concretos com adições, haja vista que todos eles não permitiram a

despassivação das armaduras neles embutidas durante todo o período de ataque. Por

outro lado, os concretos de referência mostraram desempenho inferior, sobretudo o

concreto de maior relação a/ag (0,55), que apresentou despassivação das armaduras

logo no 6

ciclo de imersão, enquanto o de relação a/ag menor (0,40) apresentou

despassivação mais tardia (no 27

ciclo);

• Pela análise dos potenciais de corrosão, muito embora os resultados obtidos não

permitam estimar a vida útil dos concretos estudados, pode-se notar que as adições

promoveram uma maior proteção à película que protege o aço, denotando maior tempo

de vida útil para esses concretos comparados a sistemas sem adição mineral;

• Quanto aos resultados de resistência de polarização, os sistemas com 10% e 20% de

metacaulim representaram os concretos com valores médios mais elevados de Rp. Na

seqüência e em ordem decrescente de desempenho, apresentam-se os concretos com

sílica ativa, concretos com cinza volante e concretos com 30% de metacaulim. Há uma

queda significativa na ordem de grandeza de Rp para os concretos com 30% de

metacaulim em relação aos outros dois teores. Notou-se também que para o concreto

de referência, alteração da relação a/ag 0,40 para 0,55 implicou numa redução de 87%

no valor médio de resistência de polarização.

• Em relação à taxa de corrosão eletroquímica, o concreto de referência e relação a/ag

0,55, comparativamente aos demais concretos, apresentou expressivas taxas de

corrosão ao longo dos ciclos agressivos, evidenciado também na técnica de potencial

de corrosão pela despassivação da armadura. O concreto de referência e relação a/ag

0,40 apresentou taxas de corrosão significativas a partir do 27

ciclo de ataque. Os

Capítulo 6 – Conclusões

221

demais concretos com adições mantiveram-se em um mesmo patamar de Rp e com

taxas de corrosão desprezíveis, corroborado também com potenciais de corrosão

destes concretos que se mantiveram em faixas de potencial com probabilidade de

corrosão menor que 10% e nenhuma ou insignificante dissolução do aço,

caracterizando cenário de passividade da armadura.

• No que tange aos resultados de impedância eletroquímica, os concretos com 20% e

30% de metacaulim apresentaram um aumento significativo em todos os parâmetros

de impedância (impedância real, impedância imaginária, resistência à transferência

de carga), exceto na resistência ôhmica. Não houve diferenças significativas dos

dados de interface aço/concreto com o tempo de ataque dos concretos com adições

minerais, o mesmo não se podendo dizer dos concretos de referência, cujos valores

de impedância reduziram significativamente com o tempo de ataque, sendo isto

condizente com o fato dos concretos de referência terem despassivado, enquanto os

concretos com adições não perderam a passivação das armaduras.

• Dentre os resultados com metacaulim, obteve-se que o concreto com o teor de 10%

apresentou o melhor desempenho em relação à maioria das propriedades avaliadas,

seguido pelo concreto com 20% e pelo concreto com 30% de metacaulim.

• Promovendo um balanço geral dentre todas as avaliações realizadas, pode-se concluir

que a sílica ativa e o metacaulim no teor de 10% representaram as adições cujos

concretos apresentaram os melhores resultados, seguidos pelos concretos com

metacaulim nos teores de 20% e 30%, cinza volante e, por fim, com a menor

performance, tem-se a situação de referência.

Capítulo 6 – Conclusões

222

6.1 SUGESTÕES PARA FUTURAS PESQUISAS

Com base no estudo realizado, sugere-se os seguintes temas para futuras

pesquisas:

• Realizar um estudo detalhado contemplando a interpretação do diagrama de Bode da

técnica de impedância eletroquímica, procurando obter correlações com os dados

obtidos desta técnica e os dados das técnicas de Rp para concretos com adições

minerais;

• Avaliar a microestrutura do concreto e as alterações promovidas na pasta e na

composição da película passivadora do aço com o uso das adições minerais;

• Avaliar concretos com adições minerais quanto à corrosão de armaduras, tendo-se

como variáveis principais do programa experimental, a classe de resistência e o ataque

por carbonatação do concreto.

• Avançar os estudos no campo dos modelos de previsão de vida útil, aplicados aos

concretos com adições, tanto para o ataque por cloretos quanto para o ataque por

carbonatação do concreto.

223

Anexo A

Caracterização Complementar dos Materiais

224

Tabela A-1 -Composição granulométrica do agregado miúdo (areia natural)

Peneiras 1

deteminação 1

deteminação

massa

retida

(g)

retido

indiv.

retido

acumul.

massa

retida

(g)

retido

indiv.

retido

acumul.

retido

acumu

médio

Limites

NBR 7211

(ABNT,

1983) Zona

2 (areia fina)

% retido

acumul.

Limites NBR

7211 (ABNT,

2005) Zona

utilizável

inferior %

retido acumul.

3/8" 9,5 0,0 0,00 0 0 0 0 0 0 7 0

1/4" 6,3 14,9 2,40 2 6,2 1,1 1 2 0 10 0

4 4,8 8,7 1,40 4 7,2 1,3 2 3 0

(A) 0

8 2,4 24,1 3,90 8 23,7 4,1 7 4 0

(A)

16 1,2 42,2 6,80 15 40,3 7 14 14 0 40 5

30 0,6 90,2 14,50 29 85,3 15 29 29 21 88 15

50 0,3 222,8 35,7 65 210,2 36,6 65 65

(A) 100 50

100 0,15 184,1 29,5 94 168,5 29,4 95 94

(B) 85

Fundo (g) 37,1 5,9 100 32 5,6 100 100

Massa total

(g) 624,1 573,9 --

Módulo de

Finura

2,14 2,11 --

Módulo de

Finura

médio 2,13

Figura A.1 – Curva granulométrica do agregado miúdo (areia natural).

225

Tabela A-2 - Composição granulométrica do agregado graúdo (brita 19 mm)

Peneiras 1

deteminação 1

deteminação

massa

retida

(g)

retido

indiv.

% retido

acumul.

massa

retida

(g)

retido

indiv.

retido

acumu

% retido

acumul.

médio

Limites

NBR 7211

(ABNT,

1983) Zona

2 (areia

fina) %

retido

acumul.

Limites

NBR 7211

(ABNT,

2005) Zona

utilizável

inferior %

retido

acumul.

1,00 25,4 0,0 0,00 0 0 0 0 0 0 0 5

3/4" 19,0 450,0 4,50 5 0 0 6 5 0 10 2 15

3/8" 9,5 8770,0 87,20 92 590 5,7 92 5 80 100 80 100

1/4" 6,3 520,0 5,20 97 8890 86,2 97 92 92 100 92 100

0 4,8 80,0 0,80 98 530 5,1 98 98 95 100 95 100

Fundo (g) 240,0 2,40 100 80 0,8 100 100 100 100

8 2,4 0 0 100 220 2,1 100 100

16 1,2 0 0 100 0 0 100 100

30 0,6 0 0 100 0 0 100 100

50 0,3 0 0 100 0 0 100 100

100 0,15 0 0 100 0 0 100 100

Fundo (g) 0 0 100 0 0 100 100

Massa total (g)

10060 10310

Módulo de Finura

6,94 6,95

Módulo de Finura

médio

6,95

Figura A.2 – Curva granulométrica do agregado graúdo (19 mm).

226

Tabela A 3- Análise petrográfica* do agregado graúdo.

227

Anexo B

Resultados individuais dos ensaios de caracterização dos concretos:

resistência à compressão, absorção de água por capilaridade, massa

específica e índice de vazios.

228

Tabela B2 - Resultados individuais de absorção de água por imersão (%)

Absorção capilar (%)

Concreto

Teor de

adição (%)

a/ag

7 dias 28 dias 91 dias

6,80 6,09 5,16

6,80 6,42 5,43

0,40

6,87 6,37 5,22

6,27 5,91 5,57

6,30 5,98 5,41

R 0 0,55

6,48 6,07 5,38

Tabela B1 - Resultados individuais dos ensaios de resistência à compressão.

Resistência à compressão (Mpa)

Concreto

Teor de

adição (%)

a/ag

7 dias 28 dias 91 dias

26,4 37,4 41,1

27,9 36,6 40,9

0,40

27,2 34,6 40,6

22,2 29,1 31,2

21,8 29,4 30,7

R 0

0,55

20,7 29,4 29,7

23,4 44,1 48,1

31,2 45,1 46,1

0,40

31,9 42,8 46,8

19,4 36,1 41,9

25,4 35,6 40,9

S 10 0,55

24,9 35,4 41,9

27,4 31,1 45,9

27,2 33,1 45,1

0,40

16,2 33,6 42,4

13 22,7 27,2

14,5 20,9 26,2

V 25 0,55

12,5 21,2 27,2

37,6 39,1 47,1

36,1 36,4 46,3

0,40

38,4 39,4 45,9

23,4 25,2 34,4

25,4 24,4 35,6

0,55

24,2 31,6 34,9

37,6 41,6 48,6

37,4 43,6 47,6

0,40

31,6 42,6 42,1

28,4 34,4 37,1

26,4 30,9 38,4

20 0,55

28,9 34,4 40,4

34,9 39,1 44,6

35,1 43,6 47,1

0,40

36,1 42,8 46,1

26,2 32,6 39,6

27,2 29,9 38,4

30 0,55

26,4 32,6 39,6

229

5,73 5,66 4,30

5,70 5,79 4,24

0,40

5,77 5,70 4,39

N.D* N.D*

4,09

N.D* N.D*

4,24

S 10

0,55

N.D* N.D*

4,10

7,03 3,52 6,08

6,34 3,57 5,92

0,40

5,95 3,79 5,43

N.D*

4,86 4,84

N.D*

5,15 5,06

V 25 0,55

N.D*

4,78 5,70

6,94 3,93 6,61

6,45 3,77 6,49

0,40

6,75 3,71 6,87

N.D*

5,10 5,40

N.D*

4,98 5,61

0,55

N.D*

4,03 5,99

7,09 4,72 7,74

6,76 4,78 7,28

0,40

6,09 4,46 6,92

N.D*

4,90 6,02

N.D*

4,95 5,98

20 0,55

N.D*

5,09 6,11

5,74 3,68 6,23

5,04 3,56 6,31

0,40

5,01 3,26 5,60

N.D*

4,67 5,95

N.D*

4,73 5,84

30 0,55

N.D*

4,52 5,21

N.D* – NÃO DETERMINADO

Tabela B3 - Resultados individuais de massa específica (kg/dm

)

Massa específica (kg/dm

)

Concreto

Teor de

adição (%)

a/ag

7 dias 28 dias 91 dias

2,68 2,64 2,63

0,40

2,69 2,65 2,61

R 0

0,55

2,65 2,61 2,62

230

2,65 2,65 2,61

2,65 2,62 2,61

2,59 2,57 2,54

2,6 2,58 2,54

0,40

2,6 2,58 2,55

N.D* N.D*

2,56

N.D* N.D*

2,55

S 10 0,55

N.D* N.D*

2,54

2,62 2,52 2,64

2,61 2,52 2,62

0,40

2,61 2,52 2,61

N.D*

2,60 2,63

N.D*

2,60 2,63

V 25 0,55

N.D*

2,60 2,65

2,68 2,55 2,68

2,68 2,56 2,68

0,40

2,65 2,56 2,65

N.D*

2,62 2,66

N.D*

2,63 2,66

0,55

N.D*

2,63 2,67

2,68 2,58 2,69

2,66 2,57 2,69

0,40

2,75 2,57 2,68

N.D*

2,60 2,66

N.D*

2,60 2,65

0,55

N.D*

2,61 2,65

2,61 2,52 2,65

2,60 2,51 2,62

0,40

2,59 2,52 2,62

N.D*

2,57 2,64

N.D*

2,58 2,64

30 0,55

N.D*

2,58 2,61

N.D* – NÃO DETERMINADO

Tabela B4 - Resultados individuais de índice de vazios (%)

Índice de vazios (%)

Concreto

Teor de

adição (%)

a/ag

7 dias 28 dias 91 dias

15,43 13,86 11,94

15,43 14,49 12,48

0,40

15,62 14,41 12,00

R 0

0,55

14,25 13,38 12,74

231

14,32 13,70 12,38

14,65 13,70 12,33

12,91 12,69 9,84

12,90 12,99 9,73

0,40

13,05 12,88 10,06

N.D* N.D*

9,47

N.D* N.D*

9,76

S 10 0,55

N.D* N.D*

9,44

15,57 8,15 13,81

14,20 8,24 13,43

0,40

13,44 8,72 12,42

N.D*

11,22 11,31

N.D*

11,80 11,72

V 25 0,55

N.D*

11,05 13,13

15,70 9,12 15,04

14,74 8,79 14,82

0,40

15,19 8,69 15,38

N.D*

11,78 12,56

N.D*

11,57 12,96

0,55

N.D*

11,67 13,80

15,95 10,84 17,26

15,24 10,94 16,37

0,40

14,33 10,29 15,62

N.D*

11,31 13,79

N.D*

11,41 13,70

0,55

N.D*

11,71 13,93

13,06 8,48 14,17

11,58 8,20 14,21

0,40

11,47 7,59 12,81

N.D*

10,69 13,56

N.D*

10,86 13,35

30 0,55

N.D*

10,44 11,96

N.D* – NÃO DETERMINADO

232

Anexo C

Resultados individuais dos ensaios de resistividade elétrica, potenciais de

corrosão, resistência de polarização.

233

Tabela C1 - Resultados médios dos ensaios de resistividade elétrica dos concretos utilizados.

Tipo de concreto e relação a/ag

R S V M_10% M_20% M_30%

ciclos

0,40 0,55 0,40 0,55 0,40 0,55 0,40 0,55 0,40 0,55 0,40 0,55

1a N.D* N.D* N.D* N.D* 14,26 15,80 19,90 12,30 23,50 9,90 17,00 19,60

1 N.D* N.D* N.D* N.D* 22,33 8,90 21,00 12,00 29,67 12,00 22,00 9,20

2 30,00 25,00 35,00 20,00 19,33 7,22 19,75 9,57 19,67 8,87 16,33 6,36

3 29,70 4,00 35,00 20,00 20,66 7,30 18,67 10,13 13,00 9,35 13,00 6,30

4 14,00 6,00 39,00 15,10 15,00 7,53 17,33 11,00 14,33 9,27 11,00 6,10

5 11,33 14,00 38,00 13,00 16,33 10,62 16,50 11,38 14,67 9,95 11,33 5,67

6 10,00 6,16 26,33 12,50 15,00 6,50 15,50 12,00 12,00 9,00 10,50 6,00

7 9,23 11,25 26,50 9,60 15,00 4,65 8,27 9,47 15,00 6,06 6,45 3,97

8 10,33 6,90 24,33 16,25 4,00 7,45 15,00 10,50 7,33 8,15 4,00 4,50

9 13,00 6,60 22,00 11,66 20,40 5,75 21,50 9,80 15,67 7,00 11,50 4,95

10 12,00 7,00 18,00 7,13 20,00 5,75 20,00 9,80 15,00 7,00 11,00 5,00

11 7,00 6,64 11,66 12,00 13,50 7,63 19,00 9,90 16,50 8,20 11,00 5,30

12 5,00 3,50 9,20 7,13 16,50 7,00 19,50 9,47 17,50 7,70 14,37 4,65

13 11,00 5,70 22,66 9,60 16,00 9,05 20,00 11,00 20,00 9,20 11,50 5,40

14 13,00 8,00 24,00 11,00 18,50 6,63 19,67 12,00 20,67 8,90 20,50 5,60

15 16,00 7,15 19,50 9,90 15,00 8,90 24,50 11,50 20,00 9,90 13,00 4,95

16 13,50 6,70 24,50 9,70 18,00 7,45 23,67 10,26 22,00 8,60 6,30 5,25

17 12,50 8,00 27,50 13,00 19,50 9,10 23,00 11,50 19,00 11,50 14,50 6,10

18 13,50 7,45 28,00 10,50 16,50 8,90 23,50 13,50 18,50 8,55 13,50 5,50

19 12,00 7,80 28,00 10,40 16,00 8,30 22,00 10,00 18,00 8,00 13,00 4,27

20 14,00 7,30 30,00 9,60 20,00 6,50 22,50 10,13 19,00 8,13 14,50 4,95

21 15,00 9,60 29,00 13,50 18,50 8,55 20,50 11,50 24,00 12,00 13,50 6,25

22 15,00 7,80 26,50 12,50 18,50 6,06 21,33 10,50 21,00 8,95 12,00 7,80

23 15,00 8,15 19,00 13,50 24,00 12,80 23,33 10,50 18,50 9,35 15,00 7,85

24 14,50 8,30 26,00 8,90 24,00 10,50 20,00 12,50 18,00 7,45 15,00 6,25

25 17,00 6,55 31,00 13,00 34,00 8,45 19,00 10,13 17,50 8,60 11,00 6,40

26 15,00 5,50 32,00 27,50 19,50 2,75 19,00 10,20 20,50 7,15 11,50 6,30

27 15,50 5,40 28,50 10,50 19,00 7,00 18,00 10,00 20,00 6,70 10,00 4,27

28 7,50 7,13 25,50 11,48 19,00 6,00 17,00 10,00 20,00 8,40 12,00 4,90

29 16,50 8,45 28,83 19,20 15,00 6,00 17,50 8,45 20,00 6,85 11,50 4,00

30 16,50 6,50 20,00 8,55 20,50 7,95 20,00 9,00 20,00 6,00 11,00 4,50

31 13,50 7,08 19,00 7,26 21,00 7,00 20,00 10,00 19,00 6,80 11,00 4,00

32 12,00 19,50 18,00 9,90 17,00 8,30 22,00 20,50 21,00 6,55 11,50 4,55

33 12,00 19,00 18,00 13,00 15,00 7,23 20,00 11,50 18,50 7,30 27,50 4,70

34 18,00 10,00 18,00 8,50 15,00 8,90 24,50 8,35 17,50 8,00 10,33 5,10

35 18,00 8,25 24,50 12,00 25,50 8,90 20,50 25,18 22,10 15,47 20,45 4,50

36 18,50 7,15 24,50 10,40 5,00 27,30 14,00 25,00 10,18 20,83 3,05 25,23

37 17,50 11,00 19,50 17,50 12,33 15,00 26,67 26,00 18,50 21,00 10,50 23,08

38 15,00 7,15 25,00 10,27 16,00 15,00 17,50 25,50 16,50 15,00 10,50 23,00

39 15,00 6,85 21,50 9,20 16,50 7,15 21,00 9,20 17,50 4,80 10,50 23,00

40 14,67 6,60 21,00 9,47 17,00 7,15 20,00 9,20 17,00 4,80 12,00 4,27

41 11,98 6,88 22,75 6,42 20,00 8,30 22,00 9,90 18,00 8,00 13,00 4,80

42 12,00 7,00 23,00 6,00 15,00 8,00 17,50 9,90 19,00 8,00 11,50 6,85

43 12,00 7,00 23,00 9,00 18,00 6,40 23,00 10,00 18,00 7,15 18,00 4,50

44 12,00 7,30 21,00 8,90 20,00 6,40 26,00 8,00 20,00 6,40 11,50 4,80

N.D* - Não determinada.

234

Tabela C2 - Resultados individuais do ensaio de potencial de corrosão (mV) para os

concretos de referência.

R4 R5

ciclos

1 2 3 4

média

1 2 3 4

média**

1a N.D* N.D* N.D* N.D* - N.D* N.D* N.D* N.D* -

1 N.D* N.D* N.D* N.D* - N.D* N.D* N.D* N.D* -

2 -160 -70 -79 -167 -119 -56 -97 -154 9 -48

3 -118 -116 -131 -122 -122 3 -59 -103 92 12

4 -85 -98 -112 -125 -105 -319 -66 -92 -226 -204

5 -89 -119 -104 -99 -103 -457 -126 -59 -342 -308

6 -70 -84 -90 -139 -96 -473 -243 -65 -388 -368

7 -61 -49 -150 -80 -85 -316 -432 -86 -463 -403

8 -31 -70 -82 -96 -70 -475 -330 -30 -417 -407

9 -105 -89 -184 -110 -122 -395 -460 -73 -338 -398

10 -25 -79 -125 -102 -83 -433 -429 -97 -347 -403

11 55 -69 -65 -93 -43 -471 -398 -122 -356 -408

12 -264 -105 -129 -132 -158 -530 -391 -198 -478 -466

13 -61 -64 -54 -104 -71 -469 -331 -57 -365 -388

14 -295 -80 -104 -114 -148 -558 -447 -160 -520 -508

15 -308 -185 -98 -106 -174 -556 -490 -147 -545 -530

16 -306 -171 -103 -116 -174 -540 -476 -197 -496 -504

17 -322 -188 -87 -108 -176 -532 -505 -184 -519 -519

18 -346 -177 -109 -124 -189 -554 -532 -206 -559 -548

19 -332 -143 -143 -131 -187 -542 -523 -193 -552 -539

20 -340 -165 -116 -115 -184 -537 -491 -193 -524 -517

21 -350 -218 -113 -123 -201 -536 -506 -174 -537 -527

22 -338 -298 -119 -131 -222 -552 -508 -185 -545 -535

23 -311 -356 -115 -120 -225 -551 -512 -361 -541 -535

24 -289 -393 -124 -110 -229 -534 -502 -223 -541 -526

25 -297 -413 -120 -109 -235 -561 -496 -196 -543 -533

26 -297 -439 -322 -131 -297 -559 -508 -202 -558 -542

27 -252 -413 -368 -130 -291 -534 -514 -200 -534 -527

28 -160 -389 -267 -357 -294 -502 -478 -179 -413 -464

29 -235 -411 -250 -349 -311 -528 -505 -204 -528 -521

30 -253 -406 -171 -311 -285 -545 -506 -276 -549 -533

31 -254 -391 -163 -361 -292 -541 -494 -274 -256 -431

32 -225 -346 -158 -309 -259 -530 -527 -150 -195 -417

33 -133 -155 -82 -148 -130 -270 -256 -131 -185 -237

34 -105 -100 -115 -109 -107 -208 -190 -155 -189 -196

35 -309 -274 -171 -282 -259 -551 -498 -373 -545 -532

36 -285 -244 -377 -289 -299 -562 -506 -487 -570 -546

37 -242 -235 -377 -288 -286 -515 -482 -496 -541 -513

38 -220 -228 -299 -268 -254 -538 -495 -523 -544 -526

39 -253 -226 -380 -275 -284 -542 -496 -528 -544 -527

-246 -224 -394 -275

-285 -545 -513 -504 -548 -535

-97 -171 -349 -275

-223 -403 -458 -281 -402 -421

-110 -188 -350 -200

-212 -453 -495 -200 -453 -467

-187 -200 -394 -250

-258 -401 -401 -235 -356 -386

-224 -188 -363 -196

-243 -387 -362 -301 -379 -376

N.D* - Não determinada.

** corresponde a média da determinação de número 1,2 e 4.

235

Tabela C3 - Resultados individuais do ensaio de potencial de corrosão (mV) para os

concretos com sílica ativa.

S4 S5

ciclos

1 2 3 4

média

1 2 3 4

média

1a N.D* N.D* N.D* N.D* - N.D* N.D* N.D* N.D* -

1 N.D* N.D* N.D* N.D* - N.D* N.D* N.D* N.D* -

2 138 -82 -123 -75 -36 -27 -126 -14 -35 -51

3 65 -108 -127 -123 -73 -89 -84 -52 -13 -60

4 71 -112 -117 -93 -63 -67 -98 -140 -152 -114

5 87 -113 -145 -187 -89 -289 -194 -20 -141 -161

6 -1 -106 -123 -119 -87 -93 -77 -73 -125 -92

7 -19 -82 -124 -108 -83 -113 -116 -151 -50 -107

8 33 -246 -100 -109 -105 -106 -49 -86 -145 -96

9 9 -114 -127 -95 -81 -143 -250 -106 -99 -149

10 23 -94 -118 -82 -68 -128 -249 -95 -124 -149

11 37 -74 -110 -70 -54 -112 -247 -83 -150 -148

12 -150 -109 -126 -227 -153 -164 -238 -226 -307 -234

13 61 -63 -87 -60 -37 -88 -208 -100 -175 -143

14 -98 -100 -132 -104 -108 -153 -218 -179 -298 -212

15 -102 -102 -96 -107 -102 -290 -332 -173 -284 -270

16 -105 -103 -116 -124 -112 -232 -205 -142 -215 -198

17 -131 -100 -130 -126 -122 -238 -188 -153 -275 -214

18 -130 -109 -123 -122 -121 -189 -214 -160 -288 -213

19 -115 -102 -126 -117 -115 -164 -220 -167 -295 -212

20 -177 -102 -121 -121 -130 -199 -220 -166 -301 -222

21 -197 -107 -125 -123 -138 -142 -248 -169 -305 -216

22 -161 -105 -125 -124 -129 -131 -247 -176 -309 -216

23 -145 -98 -124 -118 -121 -135 -247 -174 -309 -216

24 -127 -99 -119 -116 -115 -129 -253 -174 -317 -218

25 -146 -104 -123 -118 -123 -123 -250 -177 -331 -220

26 -123 -94 -125 -124 -116 -163 -256 -174 -336 -232

27 -194 -100 -119 -116 -132 -348 -263 -169 -320 -275

28 -163 -98 -117 -94 -118 -276 -252 -127 -275 -233

29 -136 -120 -105 -101 -115 -366 -272 -144 -308 -272

30 -146 -80 -114 -117 -114 -349 -287 -166 -317 -280

31 -118 -92 -106 -111 -107 -359 -285 -174 -342 -290

32 -118 -94 -113 -111 -109 -250 -309 -162 -235 -239

33 -51 -43 -52 -51 -49 -143 -156 -70 -151 -130

34 -39 -34 -41 -42 -39 -98 -125 -62 -131 -104

35 -88 -77 -97 -91 -88 -320 -317 -120 -371 -282

36 -105 -94 -112 -119 -108 -249 -342 -176 -373 -285

37 -130 -112 -97 -103 -110 -267 -348 -161 -347 -281

38 -425 -81 -96 -85 -172 -269 -351 -169 -358 -287

39 -303 -78 -93 -92 -141 -296 -334 -178 -356 -291

-42 -82 -84 -87

-74 -231 -314 -174 -313 -258

178 -27 -37 -11

26 -119 57 -53 -45 -40

150 -35 -50 -35

8 -125 -135 -100 -100 -115

125 -33 -58 -26

2 -100 -150 -35 -125 -103

108 -34 -66 -49

-10 -188 -178 2 -144 -127

N.D* - Não determinada.

236

Tabela C4 - Resultados individuais do ensaio de potencial de corrosão (mV) para os

concretos com cinza volante.

V4 V5

ciclos

1 2 3 4

média

1 2 3 4

média

1a 83 -63 -48 -18 -12 -92 -63 -57 -78 -73

1 20 15 -42 -61 -17 -137 -86 -83 -144 -112

2 -3 82 -58 -93 -18 -113 -129 -97 -114 -113

3 -8 112 -38 -46 5 -93 -58 -104 -60 -79

4 -8 45 -16 -37 -4 -105 -128 -76 -105 -103

5 10 2 -13 -31 -8 -66 -137 -79 -110 -98

6 -29 -88 -64 -75 -64 -66 -135 -71 -85 -89

7 5 57 -18 -27 4 -66 -133 -63 -60 -81

8 11 -1 -31 -52 -18 -77 -117 -132 -58 -96

9 -35 -75 -62 -73 -61 -69 -51 -43 -69 -58

10 -25 -59 -57 -66 -52 -128 -135 -158 -96 -129

11 -15 -43 -52 -60 -43 -130 -102 -139 -111 -120

12 -27 -78 -67 -71 -61 -153 -98 -109 -72 -108

13 -26 -70 -62 -63 -55 -93 -109 -107 -95 -101

14 -28 -73 -64 -67 -58 -120 -130 -155 -104 -127

15 -35 -77 -63 -98 -68 -127 -113 -112 -93 -111

16 -13 -20 -65 -58 -39 -134 -112 -106 -100 -113

17 -31 -62 -63 -65 -55 -117 -119 -112 -95 -111

18 -39 -70 -71 -70 -62 -141 -107 -123 -120 -123

19 -8 -59 -63 -59 -47 -137 -80 -109 -77 -101

20 -66 -40 -52 -59 -54 -127 -103 -128 -98 -114

21 -72 -62 -61 -44 -60 -149 -85 -178 -89 -125

22 -16 -41 -59 -59 -44 -170 -125 -228 -108 -158

23 -15 22 -48 -43 -21 -129 -86 -111 -81 -102

24 -25 -23 -57 -71 -44 -111 -62 -71 -61 -76

25 -36 -68 -67 -98 -67 -90 -76 -80 -85 -83

26 -13 -35 -50 -65 -41 -138 -90 -89 -108 -106

27 -30 -52 -75 -30 -47 -145 -87 -82 -91 -101

28 12 -65 -15 -12 -20 -122 -89 -83 -85 -95

29 15 -23 -41 -27 -19 -115 -81 -169 -79 -111

30 -6 -32 -46 -41 -31 -106 -73 -255 -74 -127

31 -27 -41 -50 -54 -43 -109 -64 -158 -68 -100

32 -30 -65 -53 -58 -51 -112 -56 -61 -62 -73

33 -28 -53 -60 -61 -50 -110 -101 -212 -57 -120

34 -6 -38 -59 -50 -38 -108 -147 -55 -53 -90

35 44 140 -18 36 51 -150 -92 -52 -44 -84

36 -48 153 14 14 33 -192 -37 -48 -35 -78

37 60 167 -72 34 48 -102 -55 -55 -217 -107

38 60 178 52 19 77 -102 -39 -39 -149 -82

39 47 150 8 7 53 -150 -50 -65 -120 -96

10 100 -50 -20

10 -102 -24 -23 -81 -57

-25 -66 -76 -69

-59 -93 -36 -36 -32 -49

48 112 28 -11

45 -65 -24 -26 -14 -32

70 137 3 -11

49 -92 -43 -256 -27 -105

-40 126 154 35

69 -36 -36 -5 32 -11

237

Tabela C5 - Resultados individuais do ensaio de potencial de corrosão (mV) para os

concretos com metacaulim no teor de 10%.

M4_10% M5_10%

ciclos

1 2 3 4

média

1 2 3 4

média**

1a -31 -27 -26 -52 -34 -74 -27 -29 -52 -43

1 -81 105 -64 -87 -32 -96 -79 -74 -68 -83

2 -91 172 -82 -92 -24 -106 -105 -110 -115 -107

3 -46 237 -71 -83 9 -39 -95 -126 -59 -87

4 -78 242 -69 -68 7 -86 -117 -154 40 -119

5 -58 162 -66 -80 -11 -81 -119 -124 100 -108

6 -110 -81 -93 -113 -99 -81 -99 -120 104 -100

7 -65 158 -55 -67 -7 -81 -79 -117 109 -92

8 -72 152 -64 -82 -16 -90 -235 -135 76 -154

9 -91 -23 -89 -103 -76 -66 -38 -113 118 -72

10 -75 -25 -90 -110 -75 -127 -95 -138 -71 -120

11 -86 -17 -82 -95 -70 -114 -128 -138 -99 -126

12 -91 -78 -100 -111 -95 -88 -84 -105 -38 -92

13 -96 -67 -88 -99 -87 -96 -74 -93 -47 -87

14 -92 -57 -106 -102 -89 -113 -193 -113 -87 -140

15 -97 -69 -102 -112 -95 -103 -90 -103 -73 -99

16 -71 29 -80 -100 -56 -102 -197 -109 -79 -136

17 -95 -56 -87 -98 -84 -329 -93 -116 -154 -179

18 -102 -74 -88 -107 -93 -157 -82 -127 -94 -122

19 -95 -66 -85 -95 -85 -97 -76 -89 -59 -87

20 -99 -95 -91 -103 -97 -103 -89 -101 -87 -97

21 -88 -49 -82 -92 -78 -99 -128 -110 -81 -112

22 -97 0 -85 -90 -68 -94 -93 -95 -95 -94

23 -60 99 -54 -75 -23 -114 -89 -91 -91 -98

24 -78 17 -67 -90 -55 -81 -77 -79 -65 -79

25 -96 -64 -81 -105 -86 -87 -69 -73 -5 -76

26 -89 -38 -89 -120 -84 -90 -83 -84 -61 -85

27 -75 -39 -75 -105 -74 -98 -86 -89 -74 -91

28 -73 -45 -50 -75 -61 -90 -83 -50 -55 -74

29 -72 -27 -79 -83 -65 -95 -134 -66 -53 -98

30 -67 -2 -85 -75 -57 -100 -184 -82 -51 -122

31 -61 23 -91 -66 -49 -92 -136 -82 -63 -103

32 -56 -37 -73 -85 -63 -84 -87 -82 -75 -85

33 -83 -77 -80 -93 -83 -88 -76 -73 -37 -79

34 -39 -65 -71 -91 -66 -264 -81 -79 -39 -141

35 -23 92 -42 262 72 -77 -74 -75 -46 -76

36 -7 248 -13 -20 52 -58 -61 -49 -70 -56

37 18 182 -14 -27 40 -85 -70 -67 -42 -74

38 20 84 -15 -3 21 -75 -95 -95 -20 -88

39 -5 212 -26 -35 37 -52 -25 -25 56 -34

-50 65 -56 -67

-27 -76 -97 -33 151 -69

-89 -68 -82 -92

-83 -118 -81 -69 107 -89

-27 8 -28 -15

-16 -82 -70 -74 -15 -75

-27 26 -52 -59

-28 -70 -59 -68 96 -66

-67 165 -46 -40

3 -67 -60 -38 122 -55

** corresponde a média da determinação de número 1,2 e 3.

238

Tabela C6 - Resultados individuais do ensaio de potencial de corrosão (mV) para os

concretos com metacaulim no teor de 30%.

M4_30% M5_30%

ciclos

1 2 3 4

média

1 2 3 4

média

1a 81 180 61 148 118 -41 -2 60 -33 -25

1 -64 151 -54 -66 -8 -49 -230 81 -64 -114

2 -45 157 -67 -46 0 -44 -110 27 -64 -73

3 -55 185 -50 -73 2 -67 -68 124 -60 -65

4 -29 128 -39 -53 2 -148 -266 65 -181 -198

5 -48 140 -126 -36 -18 -59 -60 122 -43 -54

6 -70 -56 -76 -79 -70 -51 -73 118 -18 -48

7 -54 172 -41 -36 11 -44 -87 115 7 -41

8 -55 121 -63 -47 -11 -46 -119 111 -38 -68

9 -69 -28 -74 -79 -62 -54 -109 125 -35 -66

10 -76 3 -70 -77 -55 -72 -83 -114 -76 -77

11 -83 34 -66 -76 -48 -69 -79 -81 -81 -77

12 -126 -46 -96 -77 -86 -65 -78 -167 -57 -67

13 -126 -53 -289 -112 -145 -64 -67 -93 -64 -65

14 -51 -11 -156 -86 -76 -88 -84 -259 -104 -92

15 -81 -14 31 -107 -42 -70 -84 -270 -82 -79

16 -130 -13 -93 -74 -78 -131 -100 -272 -86 -106

17 -87 -62 -110 -140 -100 -81 -175 -360 -205 -154

18 -96 -62 -112 -106 -94 -79 -80 -374 -168 -109

19 -86 -48 -80 -42 -64 -81 -163 -387 -88 -111

20 -86 -148 -69 -90 -98 -79 -125 -373 -83 -95

21 -83 -114 -71 -76 -86 -93 -79 -369 -184 -119

22 -78 -103 -75 -61 -79 -207 -80 -354 -79 -122

23 -73 -149 -70 -57 -87 -67 -84 -341 -95 -82

24 -75 -169 -69 -68 -95 -69 -63 -331 -72 -68

25 -77 -189 -68 -79 -103 -240 -78 -322 -145 -154

26 -71 -192 -77 -80 -105 -86 -179 -309 -69 -111

27 -75 -183 -56 -65 -95 -46 -84 -321 -83 -71

28 -65 -205 -85 -54 -102 -68 -206 -335 -87 -120

29 -64 -221 -68 -85 -109 -65 -234 -299 -95 -131

30 -62 -199 -82 -85 -107 -55 -65 -351 -100 -73

31 -60 -177 -96 -84 -104 -52 -35 -325 -99 -62

32 -65 -204 -69 -71 -103 -56 -74 -317 -96 -76

33 -68 -205 -102 -50 -106 -194 -64 -311 -103 -120

34 -55 -90 -127 -29 -75 -240 -74 -262 -72 -129

35 -69 26 -152 -9 -51 -206 -98 -307 -93 -132

36 -294 131 -53 -11 -57 -104 -91 -316 -94 -96

37 -72 -22 -153 -168 -104 -218 -167 -304 -103 -163

38 -50 154 -173 -4 -18 -150 -125 -320 -92 -122

39 -43 18 -49 -3 -19 -180 -65 -335 -106 -117

-103 50 -55 -23

-33 -81 36 -335 -116 -54

-104 -142 -77 -15

-85 -325 -63 -231 -94 -161

-160 78 -36 -7

-31 -53 -185 -369 -43 -94

-165 64 -28 6

-31 -48 -71 -318 -67 -62

-92 77 -16 5

-6 -38 -47 -240 -34 -40

** corresponde a média da determinação de número 1,2 e 4.

239

Tabela C7 - Resultados individuais do ensaio de Rp para os concretos de referência.

R4 R5

ciclos

1 2 3 4

média

1 2 3 4

média**

1a N.D* N.D* N.D* N.D* - N.D* N.D* N.D* N.D* -

1 N.D* N.D* N.D* N.D* - N.D* N.D* N.D* N.D* -

2 1481 1090 1618 1503 1423 233 1393 1099 114 580

3 1959 1506 490 734 1172 125 1618 439 165 636

4 863 526 2811 419 1155 10 2454 1956 4 823

5 914 869 1316 663 940 3 596 2156 4 201

6 248 945 723 2607 1131 1 447 494 3 151

7 483 683 1585 1022 944 1 20 1173 3 8

8 990 1022 681 630 831 1 150 501 4 52

9 647 1937 525 1136 1061 2 2 445 2 2

10 413 1523 1334 950 1055 2 11 416 2 5

11 179 1109 2144 765 1049 1 20 387 3 8

12 129 1161 728 727 686 2 60 1335 2 21

13 189 1943 1185 786 1026 1 58 818 2 21

14 14 1459 46 928 612 1 31 59 3 12

15 7 873 1018 1305 801 2 25 1117 2 10

16 13 1232 614 67 481 2 29 299 2 11

17 13 752 65 54 221 2 17 555 1 7

18 5 856 64 50 244 2 14 562 1 5

19 4 914 839 814 643 3 15 642 1 6

20 3 840 1516 811 793 2 17 670 0,43 6

21 3 846 2174 575 900 3 19 490 0,23 7

22 3 515 1852 793 791 6 20 829 0,28 9

23 3 309 2000 993 826 2 17 154 1 7

24 4 147 278 1150 395 2 17 869 1 7

25 4 125 569 1210 477 1 16 717 1 6

26 4 61 206 1100 343 1 17 519 2 7

27 3 46 124 1070 311 1 13 689 2 5

28 4 28 84 39 39 2 13 603 2 6

29 4 17 135 40 49 0,12 16 547 2 6

30 4 15 187 47 63 1 17 579 1 7

31 3 8 288 43 86 1 16 386 1 6

32 3 16 223 43 71 2 13 148 1 5

33 3 29 279 58 92 1 15 130 1 6

34 3 35 307 66 103 1 16 121 1 6

35 3 41 335 73 113 1 16 112 1 6

36 3 43 60 106 53 1 17 16 1 6

37 3 50 38 62 38 1 15 52 1 6

38 4 52 39 58 38 1 17 47 1 7

39 4 59 16 70 37 1 16 31 1 6

40 3 67 12 68 37 1 15 29 1 6

41 4 54 10 34 25 1 18 32 1 7

42 3 49 10 68 32 1 21 20 1 8

43 3 47 10 85 36 2 22 14 1 8

44 2 45 9 103 40 2 23 8 1 9

N.D* - Não determinada.

** corresponde a média da determinação de número 1,2 e 4.

240

Tabela C8 - Resultados individuais do ensaio de Rp para os concretos com sílica ativa.

S4 S5

ciclos

1 2 3 4

média

1 2 3 4

média

1a N.D* N.D* N.D* N.D* - N.D* N.D* N.D* N.D* -

1 N.D* N.D* N.D* N.D* - N.D* N.D* N.D* N.D* -

2 101 2114 405 181 700 767 550 1683 33 608

3 56 1150 377 371 488 546 880 1231 23 670

4 26 671 182 289 292 907 476 1966 16 841

5 24 883 309 181 349 334 401 1475 23 558

6 40 582 649 253 381 689 492 681 16 469

7 30 264 403 523 305 539 604 793 26 490

8 21 565 236 339 290 664 653 649 12 494

9 21 355 291 810 369 508 594 585 19 426

10 19 300 221 659 300 492 881 681 14 517

11 18 245 150 508 230 476 1168 777 9 608

12 26 270 182 365 211 836 665 640 14 539

13 20 695 320 233 317 774 808 417 11 503

14 65 2408 493 332 825 905 540 657 13 529

15 28 997 1035 943 751 17 361 2234 10 655

16 38 1410 453 557 615 700 601 1342 15 665

17 30 1015 539 490 518 564 732 1124 17 609

18 30 977 264 517 447 640 738 1329 17 681

19 30 1294 525 572 605 871 880 1449 15 804

20 31 1208 427 540 551 628 829 857 16 583

21 31 2550 514 464 890 811 640 840 14 576

22 36 1844 467 863 802 888 783 929 15 654

23 38 1655 464 791 737 854 540 905 15 579

24 36 1392 515 682 656 735 501 763 14 504

25 16 191 721 2660 897 417 452 860 13 435

26 34 179 674 1380 567 758 519 1860 13 788

27 30 182 894 1970 769 291 537 2090 13 733

28 77 326 769 1820 748 598 826 686 14 531

29 187 172 381 2130 718 245 461 1144 13 466

30 413 925 1420 1530 1072 383 483 1183 15 516

31 701 988 1470 1290 1112 344 343 2000 12 675

32 1360 362 753 1610 1021 343 266 1268 13 473

33 1505 387 881 1605 1095 234 345 1123 13 429

34 1333 346 922 1456 1014 436 333 976 11 439

35 1650 412 1010 1600 1168 524 482 1004 8 505

36 1530 2247 790 2230 1699 410 271 995 9 421

37 1034 385 720 1112 813 414 28 2620 8 767

38 783 388 1085 2080 1084 433 4 2010 7 614

39 258 234 1450 2730 1168 347 2 1930 9 572

40 357 269 1130 1240 749 501 138 411 9 265

41 233 224 1070 2080 902 543 177 716 12 362

42 301 206 1022 1022 638 498 156 654 10 330

43 211 267 879 1567 731 454 178 345 9 247

44 245 218 1320 1890 918 312 150 344 8 203

N.D* - Não determinada.

241

Tabela C9 - Resultados individuais do ensaio de Rp para os concretos com cinza

volante.

V4 V5

ciclos

1 2 3 4

média

1 2 3 4

média

1a 360 41 564 347 328 682 1158 852 642 833

1 384 62 576 395 354 717 1051 439 501 677

2 573 217 463 321 394 842 565 539 744 672

3 406 57 521 397 345 810 795 381 748 684

4 629 67 483 327 376 159 828 398 867 563

5 486 47 383 424 335 1323 492 287 514 654

6 536 40 376 358 328 790 663 336 464 563

7 523 83 388 528 381 256 835 386 414 473

8 375 84 605 259 331 220 461 532 286 375

9 428 44 490 457 355 494 566 787 594 611

10 469 53 443 384 337 790 650 436 423 575

11 510 63 397 310 320 60 784 399 675 480

12 467 48 605 347 367 521 821 481 409 558

13 536 49 786 357 432 582 773 373 850 645

14 593 54 548 325 380 668 1087 329 667 688

15 600 60 604 395 415 608 1028 386 489 628

16 773 57 459 380 417 914 1362 344 723 836

17 688 58 582 338 416 612 801 539 571 631

18 600 51 514 260 356 2059 798 290 424 893

19 554 83 579 345 390 1358 1824 442 564 1047

20 388 59 495 261 301 592 850 366 822 658

21 311 59 564 354 322 801 645 358 1000 701

22 699 75 851 300 481 1010 439 350 1110 727

23 487 76 652 322 384 1210 972 482 926 897

24 457 69 576 314 354 951 432 269 768 605

25 426 62 499 306 323 551 475 305 609 485

26 482 45 545 567 410 852 519 340 450 540

27 444 76 567 543 408 1030 1040 338 607 754

28 489 56 502 340 347 854 901 332 543 657

29 549 55 519 587 427 927 741 555 566 697

30 444 67 488 439 359 1000 582 779 589 737

31 339 79 458 290 292 874 631 530 584 655

32 402 69 522 426 355 748 691 281 579 575

33 489 86 564 360 375 1024 752 984 854 903

34 472 82 809 445 452 1300 654 356 627 734

35 407 84 504 374 342 1275 602 436 646 740

36 468 79 628 317 373 1250 699 517 666 783

37 363 54 752 347 379 1340 543 543 654 770

38 555 69 448 321 348 1370 475 458 753 764

39 634 42 789 387 463 1400 305 412 975 773

40 601 54 820 354 457 1120 302 326 1310 765

41 567 67 850 322 451 1380 460 305 1260 851

42 532 37 662 368 400 1310 447 420 1380 889

43 739 60 1550 543 723 1150 803 493 839 821

44 1020 55 659 545 570 1203 2450 566 1150 1342

242

Tabela C10 - Resultados individuais do ensaio de Rp para os concretos com

metacaulim no teor de 10%.

M4_10% M5_10%

ciclos

1 2 3 4

média

1 2 3 4

média**

1a 720 51 447 543 530 677 398 683 34 586

1 860 70 346 737 548 608 526 2292 42 1142

2 770 56 313 558 573 654 313 636 43 534

3 1489 50 344 439 830 479 285 478 96 414

4 626 52 478 471 574 777 320 282 91 460

5 1126 43 436 565 859 596 335 276 48 402

6 554 62 558 539 527 491 369 479 73 446

7 696 82 403 1046 694 386 403 681 98 490

8 576 73 434 593 597 548 221 472 130 414

9 746 63 428 957 596 607 323 767 66 566

10 735 81 431 783 657 547 406 752 68 568

11 724 98 434 608 614 849 270 962 79 693

12 689 86 427 808 584 746 430 551 36 576

13 774 83 555 562 620 533 561 1244 65 779

14 1732 70 425 636 1007 514 529 1210 81 751

15 1331 0 405 682 899 900 621 1255 64 925

16 800 71 432 857 700 950 339 334 76 541

17 1124 103 475 891 1059 168 445 443 96 352

18 753 116 392 907 829 548 500 439 96 496

19 1508 184 462 1590 1104 780 619 912 81 771

20 2100 138 443 1290 1347 908 467 1173 120 849

21 1920 112 355 1450 1390 881 698 392 225 657

22 2840 61 540 1400 1659 964 423 731 187 706

23 2130 179 429 1820 1385 778 424 752 148 651

24 2130 107 417 1720 1144 812 839 1180 157 944

25 2130 34 405 1620 1087 858 539 877 169 758

26 1840 13 456 845 1030 1030 559 1770 164 1120

27 978 150 345 786 824 1390 495 1280 93 1055

28 1339 130 299 950 913 1180 476 970 79 875

29 1700 169 382 1113 1098 1001 456 659 65 705

30 1567 145 399 1001 1001 822 632 1170 83 875

31 1590 148 423 1170 1101 871 597 972 112 813

32 2170 61 365 1070 1270 920 561 775 140 752

33 2140 214 482 1230 1070 871 805 676 146 784

34 930 140 471 1170 1122 409 761 1840 131 1003

35 1190 107 534 537 1316 1030 560 771 94 787

36 1450 74 597 1840 1257 1380 579 941 121 967

37 1640 645 2113 1296 1460 795 1110 149 1122

38 2245 77 642 1680 1504 1375 681 827 118 961

39 2850 153 639 1610 1712 1290 567 543 87 800

40 2550 141 603 1665 1712 969 796 687 89 817

41 2250 129 566 1720 1470 1590 862 1290 48 1247

42 2120 103 787 1800 1262 1720 720 898 56 1112

43 1990 77 461 1700 663 1320 929 1280 65 1176

44 1860 128 187 1480 620 1234 833 1610 88 1226

** corresponde a média da determinação de número 1,2 e 3.

243

Tabela C11 - Resultados individuais do ensaio de Rp para os concretos com

metacaulim no teor de 20%.

M4_20% M5_20%

ciclos

1 2 3 4

média

1 2 3 4

média

1a 449 35 468 505 364 833 696 1116 991 909

1 346 70 635 514 391 953 777 536 814 770

2 519 45 660 492 429 776 793 716 663 737

3 314 52 369 431 292 711 734 459 741 661

4 427 95 546 697 441 342 661 500 1131 711

5 331 122 807 431 423 703 677 400 1306 895

6 468 70 492 499 382 612 787 733 1505 909

7 335 33 612 664 411 521 897 1466 1704 1147

8 617 39 825 727 552 862 709 442 587 650

9 381 92 795 372 410 671 557 615 1028 718

10 457 90 665 321 383 593 794 874 805 767

11 532 88 535 270 356 883 427 967 849 781

12 434 110 685 592 455 1116 625 991 744 869

13 346 99 540 607 398 831 671 1014 911 857

14 364 99 551 654 417 597 1024 776 525 730

15 476 120 786 908 572 878 821 822 859 845

16 445 114 862 336 439 843 928 766 1027 891

17 360 145 392 324 305 863 1888 744 812 1077

18 445 110 971 387 478 561 688 847 707 701

19 1640 199 1870 2130 1460 784 751 969 653 789

20 1140 114 1970 2000 1306 894 898 938 661 848

21 1030 144 2710 1980 1466 230 1078 813 740 715

22 1040 80 625 560 576 564 877 689 819 737

23 1270 131 2300 3000 1675 987 167 974 2130 1065

24 1190 135 2035 2535 1474 671 213 1218 2820 1230

25 1110 139 1770 2070 1272 328 278 1062 895 641

26 2530 113 1920 2760 1831 945 1001 905 1600 1113

27 2456 87 2000 2457 1750 700 265 2430 2240 1409

28 2100 124 2578 2450 1813 657 201 2090 2100 1262

29 2210 161 3050 2410 1958 702 195 1187 2160 1061

30 1865 140 2855 2295 1789 687 198 2400 1974 1315

31 1520 119 2660 2180 1620 712 211 2425 1357 1176

32 1630 139 2670 2410 1712 720 225 2450 995 1098

33 1620 138 1740 2245 1436 840 187 2660 2570 1564

34 2060 112 1210 2173 1389 943 219 819 2730 1178

35 1550 86 679 2100 1104 735 661 486 856 684

36 2540 87 765 2000 1348 527 643 2430 731 1083

37 1310 88 1382 2010 1198 808 646 1956 788 1050

38 1410 76 2000 1876 1341 604 649 1254 865 843

39 2480 54 2770 1675 1745 768 652 1480 865 941

40 2620 78 2424 2012 1783 654 655 1479 962 938

41 2760 101 2077 2145 1771 543 658 1478 1235 979

42 1790 79 2350 2070 1572 554 661 1477 1480 1043

43 1580 56 2033 1999 1417 318 664 1476 936 849

44 1654 76 2348 1896 1494 302 667 1475 939 846

244

Tabela C12 - Resultados individuais do ensaio de Rp para os concretos com

metacaulim no teor de 30%.

M4_30% M5_30%

ciclos

1 2 3 4

média

1 2 3 4

média

1a 287 49 298 443 269 317 485 95 810 537

1 392 50 686 483 403 388 424 56 745 519

2 361 42 445 447 324 401 298 51 499 399

3 463 41 536 392 358 565 500 64 521 529

4 310 56 52 460 220 361 338 69 249 316

5 394 49 512 590 386 379 297 56 587 421

6 369 69 428 420 322 377 593 59 517 495

7 324 51 594 221 298 375 888 63 446 570

8 386 42 496 421 336 405 610 88 604 539

9 346 59 547 493 361 316 465 69 305 362

10 368 59 551 537 379 432 387 159 734 518

11 390 59 555 582 396 460 689 76 511 553

12 405 67 285 251 252 489 533 65 457 493

13 409 71 564 252 324 409 582 65 500 497

14 398 78 578 244 324 423 530 56 351 435

15 394 104 667 340 376 392 267 50 656 438

16 376 85 361 291 278 344 615 47 597 519

17 380 50 572 271 318 408 646 91 373 476

18 236 59 324 238 214 419 438 18 443 433

19 456 82 683 409 408 449 162 34 355 322

20 1500 72 637 424 658 446 406 37 460 437

21 1210 63 654 430 589 321 455 33 465 413

22 1710 62 645 598 754 330 408 26 637 458

23 1543 59 698 465 691 320 286 41 489 365

24 1403 61 633 438 634 339 363 36 424 375

25 1360 63 567 411 600 532 1380 37 461 791

26 1160 72 640 397 567 378 400 40 442 407

27 1360 65 765 456 662 351 464 36 402 406

28 1160 78 675 567 620 258 513 41 502 424

29 1900 82 882 553 854 313 506 40 456 425

30 1530 79 843 817 368 478 34 544 463

31 1160 76 805 465 626 342 399 56 476 406

32 1640 76 1040 591 837 317 442 45 503 420

33 956 74 862 362 564 435 370 40 540 448

34 856 67 971 530 606 759 467 45 511 579

35 564 60 1080 698 600 596 456 38 474 509

36 504 138 923 559 531 354 477 40 498 443

37 487 121 887 540 509 661 628 42 756 682

38 477 112 851 521 490 600 678 56 699 659

39 469 110 1070 564 553 543 543 43 568 551

40 657 97 896 433 521 411 517 52 560 496

41 846 84 723 302 488 426 529 44 768 574

42 677 80 783 394 484 441 867 22 452 586

43 509 82 907 561 515 426 618 41 574 539

44 1200 76 763 306 586 646 646 46 544 612

** corresponde a média da determinação de número 1,2 e 4.

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