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UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS
ESCOLA DE ENGENHARIA CIVIL
CECÍLIA DE CASTRO BOLINA
INIBIDORES DE CORROSÃO:
Avaliação do desempenho frente a corrosão do aço induzida por carbonatação e
cloretos
Goiânia
2008
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ii
CECÍLIA DE CASTRO BOLINA
INIBIDORES DE CORROSÃO:
Avaliação do desempenho frente a corrosão do aço induzida por carbonatação e
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: Materiais de Construção Civil.
Orientador: Prof. Dr. Oswaldo Cascudo.
Goiânia
2008
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iii
CECÍLIA DE CASTRO BOLINA
INIBIDORES DE CORROSÃO:
Avaliação do desempenho frente a corrosão do aço induzida por carbonatação e
cloretos
Dissertação defendida no Curso de Mestrado em Engenharia Civil da Universidade Federal
de Goiás, para a obtenção do grau de Mestre aprovada em ___________ de ___________
de ___________, pela Banca Examinadora constituída pelos seguintes professores:
__________________________________________
Prof.
Dr.
Oswaldo Cascudo - UFG
(ORIENTADOR)
__________________________________________
Prof.
a
Dr
a
. Helena Carasek Cascudo - UFG
(EXAMINADORA INTERNA)
__________________________________________
Prof.
a
Dr
a
. Isolda Costa –IPEN/ USP
(EXAMINADORA EXTERNA)
iv
Aos meus pais, mentores espirituais, orientador e meu esposo, pelo incentivo, carinho,
dedicação, paciência, esforços despreeendidos nesses anos de estudo e exemplo.
v
AGRADECIMENTOS
É extremamente difícil expressar em poucas palavras o agradecimento sincero a
todos que estiveram direta ou indiretamente ligados à elaboração da presente pesquisa.
Contudo, não poderia deixar de agradecer, sobretudo os que tiveram mais diretamente
envolvidos com a realização do meu sonho:
Ao Prof. Dr. Oswaldo Cascudo, pela orientação durante o desenvolvimento das análises,
contribuições, sugestões, correções, paciência, apreço e amizade.
Aos funcionários do Centro Tecnológico de Engenharia Civil de FURNAS Centrais Elétricas
S.A., meus sinceros agradecimentos a Eng
a
. Prof
a
. Dra. Nicole Hasparyk, M.Sc. Moacir A.
Souza de Andrade, M.Sc. Maria de Jesus Gomides, Eng. Danilo Gonçalves Batista, Roberta
Martins Saraiva, Zitto, Álvaro, Joilson e Heloísa que contribuíram com dedicação, seriedade
e competência durante a realização deste estudo.
Ao CNPq pelo indispensável apoio financeiro à realização desta pesquisa.
A ANEEL, por meio de Furnas e a todos do corpo técnico dos laboratórios de Furnas pelo
esforço e auxílio na realização dos ensaios.
Aos Professores do Curso de Graduação em Engenharia Agrícola (UEG) e Pós-Graduação
em Engenharia Civil (CMEC - UFG), pela contribuição em minha formação científica. Em
especial, a Prof
a
. Helena Carasek pela atenção e disponibilidades constantes.
Aos Engenheiros de Furnas e Professores de Estatística, M.Sc. Ricardo Ferreira e M.Sc.
Alexandre de Castro pela paciência, valiosos ensinamentos e contribuições ao longo desta
pesquisa.
A Prof
a
. Dra. Isolda Costa e M.Sc. Marina Martins Mennucci pelo auxílio na configuração da
célula de corrosão.
A M.Sc. Andrielli Morais de Oliveira pelo treinamento com o potenciostato.
A SIKA S.A, GRACE, VETEC, TANAC e UFG, pela doação de material e literatura técnica.
Aos Colegas de Curso de Pós-Graduação do CMEC e GECON pela amizade e apoio.
Ao Tancredo, Mário e Prof. Orlando do CMEC, pelo apoio, receptividade e paciência.
Aos Mentores Dr. Adolfo Bezerra de Menezes, Zeferina e amigos do G.E.R.
Aos Meus Pais (Laudelino e Maria Dos Reis), pela oportunidade da vida e continuidade
familiar.
Ao meu esposo, Fabiano Lino do Amaral, pela compreensão e carinho nos momentos mais
difíceis e revisão ortográfica durante o Mestrado.
Aos meus sogros, José Sinésio e Lindalva, que não mediram esforços para tornar real o
meu sonho.
A Deus, pois sem sua presença nada seria possível.
A todos que direta ou indiretamente contribuíram para a realização deste trabalho, meus
sinceros agradecimentos.
vi
“Todos os esforços, dores e dificuldades que todos nós
passamos para realizar as tarefas que nos competem,
produzem em nós mechas de luz, que pouco a pouco
vão iluminando nosso ser”.
Mãe Zeferina (2000).
“A recompensa do trabalho é a alegria de realizá-lo.
Quando termino um trabalho, estou pago”.
Câmara Cascudo.
vii
SUMÁRIO
LISTA DE FIGURAS ............................................................................................................... x
LISTA DE TABELAS ........................................................................................................... xiv
RESUMO............................................................................................................................. xvii
ABSTRACT........................................................................................................................ xviii
1 INTRODUÇÃO.................................................................................................................. 1
1.1 CONSIDERAÇÕES GERAIS................................................................................... 1
1.2 APRESENTAÇÃO DA PESQUISA .......................................................................... 1
1.3 JUSTIFICATIVA E IMPORTÂNCIA DO TEMA ........................................................ 2
1.4 OBJETIVOS............................................................................................................. 3
1.5 HISTÓRICO DAS PESQUISAS LIGADAS AOS INIBIDORES DE CORROSÃO .... 3
1.5.1 PESQUISAS NO EXTERIOR............................................................................... 3
1.5.2 PESQUISAS NO BRASIL .................................................................................... 5
1.6 ESTRUTURA DO TRABALHO ................................................................................ 5
2 CORROSÃO DAS ARMADURAS EM CONCRETO........................................................ 6
2.1 GENERALIDADES .................................................................................................. 6
2.2 PRINCÍPIOS ELETROQUÍMICOS........................................................................... 6
2.3 PRINCIPAIS MECANISMOS DA DESPASSIVAÇÃO DAS ARMADURAS ........... 14
2.3.1 Carbonatação..................................................................................................... 14
2.3.2 Cloretos.............................................................................................................. 17
a. Mecanismo de penetração de íons cloretos ...................................................... 19
b. Limite crítico de cloretos .................................................................................... 20
c. Ataques conjuntos: Cloreto X Carbonatação......................................................... 23
2.4 MECANISMO DE PREVENÇÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO............. 23
3 INIBIDORES DE CORROSÃO ....................................................................................... 26
3.1 DEFINIÇÕES E CONSIDERAÇÕES INICIAIS ...................................................... 26
3.2 CLASSIFICAÇÃO DOS INIBIDORES.................................................................... 26
3.3 CONSTITUIÇÃO QUÍMICA ................................................................................... 27
3.3.1 Inibidores orgânicos........................................................................................... 28
a. Inibidores orgânicos sintéticos........................................................................... 28
b. Inibidores orgânicos naturais ............................................................................. 29
3.3.2 Inorgânicos......................................................................................................... 33
3.4 MECANISMO DE AÇÃO DOS INIBIDORES DE CORROSÃO ............................. 33
3.4.1 Inibidores anódicos ............................................................................................ 34
b. Nitrito de cálcio ........................................................................................................ 37
3.4.2 Inibidores catódicos ........................................................................................... 39
3.4.3 Inibidores mistos ................................................................................................ 40
a. Aminas ............................................................................................................... 41
b. Taninos .............................................................................................................. 41
3.5 TEOR CRÍTICO ..................................................................................................... 43
3.5.1 Inibidores seguros.............................................................................................. 43
3.5.2 Inibidores perigosos........................................................................................... 43
3.6 COMPORTAMENTO ............................................................................................. 44
3.6.1 Inibidores oxidantes ........................................................................................... 45
3.6.2 Inibidores não oxidantes .................................................................................... 45
3.7 OUTRAS FORMAS DE INIBIÇÃO......................................................................... 45
3.7.1 Proteção temporária........................................................................................... 45
3.7.2 Revestimentos protetores .................................................................................. 46
3.8 MÉTODOS DE APLICAÇÃO NO CONCRETO ..................................................... 48
3.8.1 Por incorporação à Massa do Concreto Fresco................................................. 48
3.8.2 Por Impregnação da Superfície do Concreto..................................................... 51
3.9 EFICIÊNCIA DOS INIBIDORES ............................................................................ 53
3.10 Influência dos inibidores nas propriedades do concreto........................................ 54
viii
3.10.1 Nitrito de cálcio................................................................................................... 54
a) Resistência à compressão................................................................................. 54
b) Tempos de início e final de pega ....................................................................... 55
3.10.2 Nitrito de sódio ................................................................................................... 56
a) Resistência à compressão................................................................................. 56
b) Tempos de início e final de pega ....................................................................... 57
3.10.3 Aminas ............................................................................................................... 58
a) Resistência à compressão................................................................................. 58
b) Tempos de início e final de pega ....................................................................... 59
3.10.4 Tanino ................................................................................................................ 59
a) Resistência à compressão................................................................................. 59
b) Absorção de água por capilaridade ................................................................... 60
c) Resistividade elétrica ......................................................................................... 61
3.11 ENSAIOS PARA AVALIAÇÃO DE INIBIDORES DE CORROSÃO............................ 62
4 PROGRAMA EXPERIMENTAL: MATERIAIS E MÉTODOS ......................................... 65
4.1 VARIÁVEIS ............................................................................................................ 65
4.1.1 Variáveis Independentes.................................................................................... 65
4.1.2 Variáveis Dependentes...................................................................................... 66
4.1.3 Disposição Geral do Experimento...................................................................... 66
4.2 MATERIAIS............................................................................................................ 67
4.2.1 Tipo de aço ........................................................................................................ 67
4.2.2 Aditivos inibidores de corrosão .............................................................................. 67
4.2.3 Solução sintética de poro....................................................................................... 68
4.4 MÉTODOS............................................................................................................. 74
4.4.1 Procedimentos para indução e aceleração............................................................ 75
a. Ataque por cloretos................................................................................................ 75
b. Ataque por carbonatação....................................................................................... 75
4.4.2 Métodos eletroquímicos para o monitoramento e avaliação da corrosão.............. 75
a. Potencial de corrosão ou de circuito aberto (E
corr
)................................................. 75
b. Resistência de polarização .................................................................................... 77
c. Determinação da taxa de corrosão gravimétrica ................................................... 79
d. Lupa Estereoscópica ............................................................................................. 81
5 APRESENTAÇÃO E DISCUSSÃO DE RESULTADOS ................................................ 83
5.1 RESULTADOS DA MONITORIZAÇÃO ELETROQUÍMICA......................................... 83
5.1.1 Potenciais de corrosão sob a ação de cloretos ..................................................... 83
a. nitrito de sódio.................................................................................................... 83
b. molibdato de sódio............................................................................................. 85
c. nitrito de cálcio ................................................................................................... 86
d. tanino ................................................................................................................. 87
e. amina ................................................................................................................. 88
5.1.2 Potenciais de corrosão sob a ação de carbonatação ............................................ 89
a. nitrito de sódio.......................................................................................................... 89
b. molibdato de sódio................................................................................................... 90
c. nitrito de cálcio ......................................................................................................... 92
d. tanino ....................................................................................................................... 92
e. amina ....................................................................................................................... 93
5.1.3 Taxa de corrosão eletroquímica estimada através da técnica de resistência de
polarização (Rp).............................................................................................................. 94
a. Taxa de corrosão instantânea sob a ação de cloretos ............................................ 94
b. Taxa de corrosão instantânea sob a ação da carbonatação................................. 100
5.1.4 Análise estatística dos dados de taxa de corrosão eletroquímica estimada através
da técnica de resistência de polarização ...................................................................... 105
a. Cloretos.................................................................................................................. 105
b. Carbonatação ........................................................................................................ 113
5.2 RESULTADOS ELETROQUÍMICOS PARA OS INIBIDORES DE CORROSÃO
ix
TOMADOS EM SEUS TEORES OTIMIZADOS............................................................... 118
5.2.1 Potenciais de corrosão sob a ação de cloretos ................................................... 118
5.2.2 Potenciais de corrosão sob a ação da carbonatação .......................................... 121
5.2.3 Taxa de corrosão eletroquímica estimada através da técnica de resistência de
polarização (Rp)............................................................................................................ 123
a. Taxa de corrosão instantânea sob a ação de cloretos .......................................... 123
b. Taxa de corrosão instantânea sob a ação da carbonatação................................. 125
a. Taxa de corrosão gravimétrica para as barras submetidas à ação de cloretos ... 127
b. Taxa de corrosão gravimétrica para as barras submetidas à ação da carbonatação
................................................................................................................................... 128
5.2.6 Eficiência de inibição............................................................................................ 129
5.2.7 Análise visual da barras de aço utilizando lupa estereoscópica.......................... 131
a. Barras de aço corroídas pela ação de cloretos ..................................................... 131
b. Barras de aço corroídas pela ação da carbonatação ............................................ 136
6 CONCLUSÕES E SUGESTÕES PARA FUTURAS PESQUISAS............................... 141
6.1 CONCLUSÕES .......................................................................................................... 141
6.2 CONSIDERAÇÕES FINAIS ....................................................................................... 146
6.3 SUGESTÕES PARA FUTURAS PESQUISAS........................................................... 146
7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................................ 147
x
LISTA DE FIGURAS
Figura 2.1- Distribuição das incidências patológicas no concreto (HELENE, 1993). .............. 7
Figura 2.2 - Volume dos produtos de corrosão (Adaptado de CASCUDO, 1997)................... 8
Figura 2.3 - Lascamento do concreto devido à expansão da armadura (HELENE, 1986)...... 9
Figura 2.4 - Diagrama de equilíbrio termodinâmico. Potencial x pH do sistema Fe-H
2
O a
25ºC, onde tem-se o diagrama simplificado ( POURBAIX, 1976; PAGE, 1988;
OLIVEIRA, 2005). ........................................................................................................... 10
Figura 2.5 - Modelo simplificado da célula de corrosão das armaduras nas estruturas de
concreto armado (Adaptado de HELENE, 1986). ........................................................... 11
Figura 2.6 - Representação esquemática do modelo de vida útil de TUUTTI (1982) ........... 12
Figura 2.7 - Diferentes manifestações de corrosão (CASCUDO, 1997; POLITO, 2006). ..... 13
Figura 2.8 - Conceituação de vida útil das estruturas de concreto (HELENE, 1993;
OLIVEIRA, 2005). ........................................................................................................... 14
Figura 2.9 - Avanço do processo de carbonatação (Adaptado de CEB, 1984; CASCUDO,
1997; MORENO et al., 2001; OLIVEIRA, 2005). ............................................................ 16
Figura 2.10 - Representação esquemática do avanço da frente de carbonatação (Adaptado
de SCHIESSL, 1983). ..................................................................................................... 16
Figura 2.11- Estrutura danificada por corrosão da armadura, oriunda do ataque de cloretos
incorporados ao concreto (CASCUDO, 1997). ............................................................... 18
Figura 2.12 - Corrosão de armadura por cloretos em estrutura de concreto em zona marítima
(HELENE, 1992). ............................................................................................................ 18
Figura 2.13 - Formas de ocorrência de íons cloretos na estrutura do concreto (Adaptado de
CASCUDO, 1997; FERREIRA, 2003)............................................................................. 19
Figura 2.14- Conteúdo crítico de cloretos (CEB/BI 152, 1984). ............................................ 22
Figura 2.15- Diagrama de blocos indicando os passos a serem tomados para uma
intervenção de reparo (RILEM, 1994)............................................................................. 24
Figura 3.1- Classificação dos inibidores (a partir de informações de ANDRADE, 1992;
VILORIA; VERA, 1994; NMAI, 1994; GENTIL, 1996; LIMA, 1996; BENTUR et al., 1997;
RIBEIRO, 2001; GENOVEZ, 2002; MEDEIROS et al., 2002; GENTIL, 2003; ARAÚJO,
2004; BALLES, 2004; MAINIER; SILVA, 2004; CARDOSO et al., 2005; FREIRE, 2005;
ABRACO, 2006; CASCUDO, 2006; FORNAZARI et al., 2006; GROCHOSKI, 2006). ... 27
Figura 3.2- Esquema da ação do VCI em superfície metálica (GENOVEZ, 2002). .............. 29
Figura 3.3- Taninos hidrolisáveis (QUEIROZ et al., 2002). ................................................... 32
Figura 3.4- Fórmulas estruturais: a) um flavonóide genérico; b) flavan-3-ol e procianidina
(tanino condensado) (QUEIROZ et al., 2002)................................................................. 33
Figura 3.5- Ação dos inibidores de corrosão: (a) inibidores anódicos: cromatos, nitritos, orto-
fosfatos, silicatos e benzoatos; (b) inibidores catódicos: sulfato de zinco, poli-fosfatos; (c)
inibidores mistos: inibidores orgânicos contendo nitrogênio e/ou enxofre (Adaptado de
WRANGLÉN, 1972; LIMA, 1996; SALVADOR, 2002). ................................................... 34
Figura 3.6- Diagrama de polarização: ação do inibidor anódico (a) com inibidor; (b) sem
inibidor (Adaptado de GENTIL, 1996)............................................................................. 35
Figura 3.7- Diagrama de polarização: ação de inibidor catódico. (a) com inibidor; (b) sem
inibidor (GENTIL, 1996). ................................................................................................. 39
Figura 3.8- Inibição de corrosão do aço por molibdato e tungstato (ROBERTSON, 1951). . 44
Figura 3.9- Revestimento polimérico inibidor de corrosão: “Primer” anticorrosivo à base de
zinco para metais (VEDACIT, 2006). .............................................................................. 47
Figura 3.10- Lei de evolução dos custos - Lei de SITTER (HELENE, 1992). ....................... 49
Figura 3.11- Duração dos períodos de iniciação da corrosão para todos os casos do estudo
em que se avaliou o efeito do nitrito de sódio em concretos de relação a/c 0,4 e 0,7
(MEDEIROS et al., 2002)................................................................................................ 50
Figura 3.12- Aplicação por impregnação da superfície do concreto: (a) aplicação; (b) como
atua (SIKA, 2006)............................................................................................................ 51
Figura 3.13- Concentração de aminoálcool na amostra da solução do poro da pasta de
cimento após seis meses do referido inibidor (TRITTHART, 2003)................................ 52
xi
Figura 3.14- Visão aumentada em 10 vezes da armadura do corpo-de-prova Referência II
com aplicação de inibidor de base amina (RIBEIRO, 2001)........................................... 52
Figura 3.15- Visão aumentada em 40 vezes da armadura do corpo-de-prova Referência II
com aplicação de inibidor nitrito de sódio (RIBEIRO, 2001). .......................................... 53
Figura 3.16- Desenvolvimento da resistência à compressão de concretos com 7, 28, 60 e
900 dias para adição de três tipos de inibidor de corrosão à base de nitrito de cálcio,
contendo 3 l/m
3
(ANN et al., 2006).................................................................................. 55
Figura 3.17 - Tempo de pega para 0, 3, 6 e 12 l/m
3
do inibidor de corrosão ACI (ANN et al.,
2006)............................................................................................................................... 56
Figura 3.18- Influência de vários teores de nitrito de sódio na resistência à compressão de
corpos-de-provas de concreto (NÓBREGA; SILVA, 2002)............................................. 57
Figura 3.19- Decréscimo da resistência à compressão para corpos-de-prova com relações
água/cimento 0,4 e 0,7 (MEDEIROS et al., 2002). ......................................................... 57
Figura 3.20- Influência do nitrito de sódio nos tempos de início e fim de pega (RIBEIRO,
2001)............................................................................................................................... 58
Figura 3.21- Representação dos tempos de início e final de pega (LIMA, 1996).................. 58
Figura 3.22- Influência do inibidor base amina na Resistência à compressão dos concretos
estudados (RIBEIRO, 2001). .......................................................................................... 59
Figura 3.23- Influência do inibidor base amina nos tempos final e inicial de pega (RIBEIRO,
2001)............................................................................................................................... 59
Figura 3.24- Gráfico comparativo dos resultados do ensaio de compressão axial em
argamassa (CRIVELARO, 2002). ................................................................................... 60
Figura 3.25- Resultados do ensaio de absorção por capilaridade obtidos por Crivelaro
(2002).............................................................................................................................. 61
Figura 3.26- Resultados do ensaio de resistividade elétrica (CRIVELARO, 2002). .............. 61
Figura 4.1– Fluxograma de apresentação geral do experimento para uma forma de ataque
(cloretos ou carbonatação). ............................................................................................ 66
Figura 4.2- Barras de aço CA-50 após o corte e anteriormente à limpeza. .......................... 70
Figura 4.3 - Procedimento de limpeza das barras com escova de aço................................. 70
Figura 4.4- Armazenamento das barras................................................................................ 71
Figura 4.5- Processo de envolvimento da barra com um sistema de fita isolante. ............... 71
Figura 4.6 - Barras imersas em solução sintética de poro. ................................................... 72
Figura 4.7- Célula eletroquímica: (a) Detalhe da célula eletroquímica de corrosão; (b) Parte
da configuração para medição dos parâmetros eletroquímicos. .................................... 73
Figura 4.8 - Gaiola de Faraday.............................................................................................. 74
Figura 4.9- Procedimento de carbonatação. ......................................................................... 75
Figura 4.10- Potenciostato utilizado na pesquisa.................................................................. 76
Figura 4.11 - Determinação do valor de Rp por meio da 2º equação de Stern..................... 77
Figura 4.12 – Imersão em solução ácida............................................................................... 79
Figura 4.13 – Limpeza com água. ......................................................................................... 80
Figura 4.14 – Materiais para secagem: pano, papel toalha e fluxo de ar quente.................. 80
Figura 4.15 – Determinação da massa final.......................................................................... 81
Figura 4.16 – Lupa esteroscópica. ........................................................................................ 82
Figura 5.1 – Potenciais de corrosão variando com o teor de cloretos para o inibidor nitrito de
sódio. Situação: barras atacadas por cloretos (Medidas feitas com eletrodo de
referência de calomelano saturado – ECS). ................................................................... 85
Figura 5.2– Potenciais de corrosão variando com o teor de cloretos para o inibidor molibdato
de sódio. Situação: barras atacadas por cloretos (Medidas feitas com eletrodo de
referência de calomelano saturado – ECS). ................................................................... 86
Figura 5.3 – Potenciais de corrosão variando com o teor de cloretos para o inibidor nitrito de
cálcio. Situação: barras atacadas por cloretos (Medidas feitas com eletrodo de
referência de calomelano saturado – ECS). ................................................................... 87
Figura 5.4– Potenciais de corrosão variando com o teor de cloretos para o inibidor base
tanino. Situação: barras atacadas por cloretos (Medidas feitas com eletrodo de
referência de calomelano saturado – ECS). ................................................................... 88
xii
Figura 5.5 – Potenciais de corrosão variando com o teor de cloretos para o inibidor base
amina. Situação: barras atacadas por cloretos (Medidas feitas com eletrodo de
referência de calomelano saturado – ECS). ................................................................... 89
Figura 5.6 – Potenciais de corrosão variando com os teores de inibidores para o aditivo
nitrito de sódio Situação: barras atacadas por carbonatação (Medidas feitas com
eletrodo de referência de calomelano saturado – ECS). ................................................ 90
Figura 5.7– Potenciais de corrosão variando com os teores de inibidores para o aditivo
molibdato de sódio Situação: barras atacadas por carbonatação (Medidas feitas com
eletrodo de referência de calomelano saturado – ECS). ................................................ 91
Figura 5.8 – Potenciais de corrosão variando com os teores de inibidores para o aditivo
nitrito de cálcio. Situação: barras atacadas por carbonatação (Medidas feitas com
eletrodo de referência de calomelano saturado – ECS). ................................................ 92
Figura 5.9 – Potenciais de corrosão variando com os teores de inibidores para o aditivo base
tanino. Situação: barras atacadas por carbonatação (Medidas feitas com eletrodo de
referência de calomelano saturado – ECS). ................................................................... 93
Figura 5.10 – Potenciais de corrosão variando com os teores de inibidores para o aditivo
base amina. Situação: barras atacadas por carbonatação (Medidas feitas com eletrodo
de referência de calomelano saturado – ECS). .............................................................. 94
Figura 5.11 – Taxa de corrosão instantânea para diversos teores de cloretos para o inibidor
base nitrito de sódio, estimada eletroquimicamente através da técnica de resistência de
polarização. Situação: aceleração da corrosão dada pela ação de cloretos. ................. 95
Figura 5.12 – Taxa de corrosão instantânea para diversos teores de cloretos para o inibidor
base molibdato de sódio, estimada eletroquimicamente através da técnica de resistência
de polarização. Situação: aceleração da corrosão dada pela ação de cloretos. ............ 97
Figura 5.13 – Taxa de corrosão instantânea para diversos teores de cloretos para o inibidor
base nitrito de cálcio, estimada eletroquimicamente através da técnica de resistência de
polarização. Situação: aceleração da corrosão dada pela ação de cloretos. ................. 98
Figura 5.14 – Taxa de corrosão instantânea para diversos teores de cloretos para o inibidor
base tanino, estimada eletroquimicamente através da técnica de resistência de
polarização. Situação: aceleração da corrosão dada pela ação de cloretos. ................. 99
Figura 5.15 – Taxa de corrosão instantânea para diversos teores de cloretos para o inibidor
base amina, estimada eletroquimicamente através da técnica de resistência de
polarização. Situação: aceleração da corrosão dada pela ação de cloretos. ............... 100
Figura 5.16 – Taxa de corrosão instantânea variando com os teores de inibidores para o
aditivo base nitrito de sódio, estimada eletroquimicamente através da técnica de
resistência de polarização. Situação: barras atacadas por carbonatação.................... 101
Figura 5.17 – Taxa de corrosão instantânea variando com os teores de inibidores para o
aditivo base molibdato de sódio, estimada eletroquimicamente através da técnica de
resistência de polarização. Situação: barras atacadas por carbonatação.................... 102
Figura 5.18 – Taxa de corrosão instantânea variando com os teores de inibidores para o
aditivo base nitrito de cálcio, estimada eletroquimicamente através da técnica de
resistência de polarização. Situação: barras atacadas por carbonatação.................... 103
Figura 5.19 – Taxa de corrosão instantânea variando com os teores de inibidores para o
aditivo base tanino, estimada eletroquimicamente através da técnica de resistência de
polarização. Situação: barras atacadas por carbonatação........................................... 104
Figura 5.20 – Taxa de corrosão instantânea variando com os teores de inibidores para o
aditivo base amina, estimada eletroquimicamente através da técnica de resistência de
polarização. Situação: barras atacadas por carbonatação........................................... 105
Figura 5.21 – Estimativa da média dos valores médios globais de taxa de corrosão, com seu
erro padrão e desvio padrão, para cada teor de inibidor. ............................................ 108
Figura 5.22 – Estimativa da média dos valores médios globais de taxa de corrosão, com seu
erro padrão e desvio padrão, em função do teor de cloretos. Em destaque definem-se os
grupos que se diferem significativamente..................................................................... 109
Figura 5.23 – Estimativa da média dos valores médios globais de taxa de corrosão para
cada inibidor tomado em seus teores otimizados , com seu erro padrão e desvio padrão.
xiii
...................................................................................................................................... 112
Figura 5.24 – Valores médios globais da taxa de corrosão para carbonatação em função do
teor de inibidor. ............................................................................................................. 115
Figura 5.25 - Potenciais de corrosão variando com a concentração de cloretos para os
inibidores tomados em seus teores otimizados. Situação: barras atacadas por cloretos
(Medidas feitas com eletrodo de referência de calomelano saturado – ECS). ............. 121
Figura 5.26 - Potenciais de corrosão variando com os teores de inibidores otimizados.
Situação: barras atacadas por carbonatação (Medidas feitas com eletrodo de referência
de calomelano saturado – ECS). .................................................................................. 123
Figura 5.27 - Taxa de corrosão instantânea variando com a concentração de cloretos para
os inibidores tomados em seus teores otimizados, estimada eletroquimicamente através
da técnica de resistência de polarização. Situação: aceleração da corrosão dada pela
ação de cloretos............................................................................................................ 125
Figura 5.28 - Taxa de corrosão instantânea variando com os teores de inibidores para os
aditivos tomados em seus teores otimizados, estimada eletroquimicamente através da
técnica de resistência de polarização. Situação: barras atacadas por carbonatação. . 127
xiv
LISTA DE TABELAS
Tabela 2.1 - Reações prováveis durante o processo corrosivo (POPOVICS, 1983). ........... 12
Tabela 2.2 - Teor crítico de cloretos (HELENE, 1993; ANDRADE, 2001)............................. 21
Tabela 2.3 - Limites de risco para o concreto em função do conteúdo de cloreto (JOUKOSKI
et al., 2001). .................................................................................................................... 22
Tabela 3.1 - Eficiência dos filmes formados em solução preparada com amostras de flores,
pequenos arbustos, hortaliças e legumes (CRIVELARO, 2002). ................................... 31
Tabela 3.2 -Teor de nitrito de sódio em relação à massa do cimento (CÁNOVAS, 1988).... 36
Tabela 3.3 - Análise de custo do emprego do nitrito de sódio como inibidor de corrosão em
estruturas de concreto armado (MEDEIROS et al., 2002).............................................. 37
Tabela 3.4 - Dosagem do Nitrito de Cálcio (BENTUR et al., 1997)....................................... 38
Tabela 3.5 - Valores calculados da taxa de corrosão (mdd), eficiência de inibição e
intensidade de cobertura da superfície da Goma Arábica (OBOT et al., 2006).............. 54
Tabela 4.1 - Caracterização do Nitrito de sódio - NaNO
2
(nitrito de sódio P.A., Peso
molecular = 69). .............................................................................................................. 67
Tabela 4.2 - Caracterização do Nitrito de cálcio – Ca (NO
2
)
2
(nitrito de cálcio obtido de
fabricante comercial destinado ao uso como inibidor de corrosão em concreto,
designado como não acelerador de pega e endurecimento).......................................... 68
Tabela 4.3 - Caracterização do Molibdato de sódio - Dihidratado Na
2
MoO
4
.2H
2
O (molibdato
de sódio P.A. – dihidratado, peso molecular = 241,95). ................................................. 68
Tabela 4.4 - Caracterização da amina (amina obtida de fabricante comercial). ................... 68
Tabela 4.5 - Caracterização do tanino - C
76
H
52
O
46
(tanino sintético comercial).................... 68
Tabela 4.6 – Resultados dos ensaios de determinação do pH de soluções contendo
inibidores......................................................................................................................... 69
Tabela 4.7 - Critérios de avaliação da corrosão através de medidas de potencial conforme
ASTM C 876.................................................................................................................... 77
Tabela 4.8 - Critérios de avaliação da velocidade de corrosão (ANDRADE; ALONSO, 2001).
........................................................................................................................................ 78
Tabela 5.1 - Resultados da análise de variância (ANOVA) realizada com os dados de taxa
de corrosão, para as variáveis independentes consideradas no modelo estatístico.... 106
Tabela 5.2 – Estimativa da média dos valores da taxa de corrosão para cada tipo de inibidor,
onde três grupos se diferem significativamente............................................................ 108
Tabela 5.3 – Teste de Ducan e formação de diferentes grupos para amostras submetidas a
ação de cloretos............................................................................................................ 110
Tabela 5.4 - Resultados da análise de variância (ANOVA) realizada com os dados de taxa
de corrosão para os teores de inibidores otimizados.................................................... 111
Tabela 5.5 – Custos dos inibidores de corrosão ................................................................. 112
Tabela 5.6 - Resultados da análise de variância (ANOVA) realizada com os dados de taxa
de corrosão, para as variáveis independentes consideradas no modelo estatístico.... 113
Tabela 5.7 - Valores médios globais da taxa de corrosão para carbonatação em função do
inibidor........................................................................................................................... 115
Tabela 5.8 – Teste de Ducan e os diferentes grupos formados para as barras de aço
submetidas a ação da carbonatação. ........................................................................... 116
Tabela 5.9 - Resultados da análise de variância (ANOVA) realizada com os dados de taxa
de corrosão, para as variáveis independentes consideradas no modelo estatístico.... 117
Tabela 5.10 - Valor médio da taxa de corrosão para cada inibidor tomado em seus teores
otimizados..................................................................................................................... 117
Tabela 5.11 – Taxa de corrosão gravimétrica para as barras submetidas à ação de cloretos
...................................................................................................................................... 128
Tabela 5.12 – Taxa de corrosão gravimétrica para as barras submetidas à ação de cloretos
...................................................................................................................................... 128
Tabela 5.13 – Eficiência dos inibidores usando os valores de I
corr
obtidos da técnica de
resistência de polarização para as amostras atacadas por cloretos nos ensaios
eletroquímicos............................................................................................................... 130
xv
Tabela 5.14 – Eficiência dos inibidores usando os valores de I
corr
obtidos da técnica de
resistência de polarização para as amostras atacadas por carbonatação nos ensaios
eletroquímicos............................................................................................................... 130
Tabela 5.15 – Eficiência dos inibidores usando os valores de I
corr
obtidos da técnica de
resistência de polarização para as amostras atacadas por cloretos tomados em seus
teores otimizados.......................................................................................................... 131
Tabela 5.16 – Eficiência dos inibidores usando os valores de I
corr
obtidos da técnica de
resistência de polarização para as amostras atacadas por carbonatação tomados em
seus teores otimizados. ................................................................................................ 131
Tabela 6.1 – Resultado global dos inibidores avaliados em suas potencialidades para
cloretos.......................................................................................................................... 145
Tabela 6.2 - Resultado global dos inibidores avaliados em suas potencialidades para
carbonatação. ............................................................................................................... 145
xvi
LISTA DE FOTOGRAFIAS
Fotografia 5.1 - Aspectos da barra de aço sem inibidor após corrosão induzida por cloretos.
Aumentos de 6,4 e 16 vezes......................................................................................... 132
Fotografia 5.2 - Aspectos da barra de aço com inibidor nitrito de sódio 1% após corrosão
induzida por cloretos. Aumentos de 6,4 e 16 vezes. .................................................... 133
Fotografia 5.3 - Aspectos da barra de aço com inibidor molibdato de sódio 4% após corrosão
induzida por cloretos. Aumentos de 6,4 e 16 vezes. .................................................... 134
Fotografia 5.4 - Aspectos da barra de aço com inibidor nitrito de cálcio 1% após corrosão
induzida por cloretos. Aumentos de 6,4 e 16 vezes. .................................................... 134
Fotografia 5.5 - Aspectos da barra de aço com inibidor base tanino 1% após corrosão
induzida por cloretos. Aumentos de 6,4 e 16 vezes. .................................................... 135
Fotografia 5.6 - Aspectos da barra de aço com inibidor base amina 1% após corrosão
induzida por cloretos. Aumentos de 6,4 e 16 vezes. .................................................... 136
Fotografia 5.7 - Aspectos da barra de aço sem inibidor após corrosão induzida por
carbonatação. Aumentos de 6,4 e 16 vezes................................................................. 137
Fotografia 5.8 - Aspectos da barra de aço com inibidor nitrito de sódio 1% após corrosão
induzida por carbonatação. Aumentos de 6,4 e 16 vezes. ........................................... 138
Fotografia 5.9 - Aspectos da barra de aço com inibidor molibdato de sódio 1% após corrosão
induzida por carbonatação. Aumentos de 6,4 e 16 vezes. ........................................... 138
Fotografia 5.10 - Aspectos da barra de aço com inibidor nitrito de cálcio 1% após corrosão
induzida por carbonatação. Aumentos de 6,4 e 16 vezes. ........................................... 139
Fotografia 5.11 - Aspectos da barra de aço com inibidor base tanino 1% após corrosão
induzida por carbonatação. Aumentos de 6,4 e 16 vezes. ........................................... 140
Fotografia 5.12 - Aspectos da barra de aço com inibidor base amina 1% após corrosão
induzida por carbonatação. Aumentos de 6,4 e 16 vezes. ........................................... 140
xvii
RESUMO
Em geral, as perdas financeiras ocasionadas pelos processos de degradação e corrosão
das estruturas metálicas e de concreto são muito elevadas, por conseguinte a utilização de
aditivos inibidores de corrosão vem crescendo gradativamente. O crescimento do uso dos
inibidores de corrosão é, sobretudo devido as suas vantagens: preço relativamente baixo,
fácil execução e alteração não substancial das propriedades físicas e mecânicas do
concreto. O presente trabalho tem como objetivo geral avaliar a eficiência preventiva dos
inibidores na resistência à corrosão frente ao ataque por cloretos e carbonatação. Os
aditivos adotados no presente estudo para serem avaliadas as suas potencialidades para
uso como inibidores de corrosão são: base nitrito de sódio, molibdato de sódio, nitrito de
cálcio, tanino e amina nos teores de 0%, 1%, 2,5% e 4% (percentual em massa do inibidor
em relação à solução de poro). Para execução dos ensaios foram preparadas soluções que
simulam a composição do poro do concreto compostas de hidróxido de cálcio (Ca (OH)
2
)
saturada, adicionada de até 3,5% de cloreto de sódio (NaCl) em massa ou CO
2
na presença
de 0,01N (NaOH) + 0,05N (KOH). Nos experimentos foram utilizadas barras de aço do tipo
CA-50, com diâmetro nominal de 10 mm. Inicialmente foram realizados ensaios
exploratórios para seleção dos aditivos em seus teores otimizados com base na eficiência
de inibição determinada por ensaios eletroquímicos, especificamente ensaios de polarização
e medidas de potencial. Após, análise estatística de variância dos resultados da taxa
instantânea de corrosão para os aditivos, procedeu-se à escolha dos inibidores que
apresentavam inibição no meio de estudo, e que eram ao mesmo tempo técnica e
economicamente viáveis. Os inibidores que apresentaram melhor potencialidade nesta
etapa para cloretos foram: nitrito de sódio 4%; nitrito de cálcio 1% e 4%; nitrito de sódio 1%;
tanino 2,5%; nitrito de sódio 2,5%; nitrito de cálcio 2,5%; molibdato de sódio 4%; amina 4%,
2,5% e 1%; tanino 1%; molibdato de sódio 1%; tanino 4% e molibdato de sódio 2,5%. E,
para carbonatação: nitrito de sódio 2,5%; nitrito de cálcio 4%; nitrito de sódio 4%; molibdato
de sódio 2,5%; nitrito de cálcio 2,5%; tanino 1%: molibdato de sódio 1%; amina 4%; tanino
2,5%; amina 1%; nitrito de sódio 1%; nitrito de cálcio 1%; tanino 4%; molibdato de sódio 4%
e amina 2,5%. Os teores de aditivos adotados em seus teores otimizados para cloretos
foram de 1% para todos os inibidores, exceto molibdato de sódio que foi de 4%. Já para
carbonatação adotou-se o teor de 1% para todos os aditivos nesta etapa. Os ensaios
eletroquímicos utilizados para avaliar a eficiência dos inibidores em seus teores otimizados
foram: medidas de potencial de corrosão em função do teor de cloretos e CO
2
e taxa de
corrosão instantânea obtida por resistência de polarização. As barras de aço tiveram suas
perdas de massa determinadas, assim como as suas taxas de corrosão gravimétrica. Ao
final do experimento, as barras foram avaliadas visualmente e por meio de lupa
estereoscópica. Os resultados finais mostraram a seguinte seqüência decrescente do
desempenho dos inibidores para os teores otimizados quando submetidos ao ataque por
cloretos: nitrito de sódio 1%; molibdato de sódio 4%; tanino 1%; nitrito de cálcio 1% e amina
1%. E, para carbonatação: molibdato de sódio 1%; nitrito de sódio 2,5%; nitrito de cálcio
2,5%; amina 1%, e tanino 1%.
Palavras-Chave: inibidores de corrosão, cloretos, carbonatação.
BOLINA, CECÍLIA DE CASTRO. INIBIDORES DE CORROSÃO: Avaliação do
desempenho frente à corrosão do aço induzida por carbonatação e cloretos. Goiânia,
2008. 198 p. Dissertação (Mestrado) - UFG, Escola de Engenharia Civil. Orientador: Prof.
Dr. Oswaldo Cascudo.
xviii
ABSTRACT
Inhibitors of corrosion: Evaluation of the performance front corrosion of steel induced
by carbonation and chlorides
In general, the financial losses caused by the processes of degradation and corrosion of
steel structures and concrete are very high, hence the use of additives of corrosion inhibitors
has been growing gradually. The growth in use of a corrosion inhibitor is primarily due to its
advantages: relatively low price, easy to perform and not substantially change the physical
and mechanical properties of concrete. This work aims to assess the overall effectiveness of
preventive inhibitors in corrosion resistance against the attack by chlorides and carbonation.
The additives used in this work were evaluated for their potential for use as a corrosion
inhibitors are: basic sodium nitrite, sodium molybdate, calcium nitrite, tannin and amine in
levels of 0%, 1%, 2.5% and 4% (percent by weight of inhibitor in relation to the pore
solution). To perform tests were made solutions that simulate the composition of the concrete
pore composed of a solution of calcium hydroxide (Ca (OH)
2
) saturated, added until to 3.5%
sodium chloride (NaCl) by weight or CO
2
in presence of 0.01 N (NaOH) + 0.05 N (KOH). In
experiments were used steel bars of the type CA-50, with a nominal diameter of 10 mm.
Initially exploratory tests were conducted for selection of additives in their content optimized
based on the efficiency of inhibition determined by electrochemical tests, specific tests of
half-cell potential and polarization resistance. After that, statistical analysis of variance of the
results of instantaneous rate of corrosion for additives, proceeded to the choice of inhibitors
showed that inhibition in the middle of study, which was still at the same time technically and
economically feasible. The inhibitors that have better potential at this stage to chlorides were:
sodium nitrite 4%; calcium nitrite 1% and 4%; sodium nitrite 1%; tannin 2.5%; sodium nitrite
2.5%; calcium nitrite 2.5%; sodium molybdate 4%; amine 4%, 2.5% and 1%; tannin 1%;
sodium molybdate 1%; tannin 4% and sodium molybdate 2.5%. And for carbonation: sodium
nitrite 2.5%; calcium nitrite 4%; sodium nitrite 4%; sodium molybdate 2.5%; calcium nitrite
2.5%; tannin 1%; sodium molybdate 1%; amine 4%; tannin 2.5%; amine 1%; sodium nitrite
1%; calcium nitrite 1%; tannin 4%; sodium molybdate 4% and amine 2.5%. The levels of
additives used in its content optimized for chlorides were 1% for all inhibitors, except sodium
molybdate which was 4%. Already adopted for carbonation is the level of 1% for all additives
in this step. The electrochemical tests used to evaluate the efficiency of inhibitors in their
levels have been optimized: the half-cell potentials in terms of the level of chlorides and CO
2
,
the rate of corrosion resistance obtained by polarization and electrochemical impedance
spectroscopy. The steel bars had their losses of weight, and their gravimetric corrosion rates.
At the end of the experiment, the bars were evaluated visually and through of stereoscopic
microscope. The final results showed the following sequence of decreasing performance of
inhibitors for a content optimized when under attack by chlorides: sodium nitrite 1%; sodium
molybdate 4%; tannin1%; 1% of calcium nitrite and amine 1%. And for carbonation: sodium
molybdate 1%, sodium nitrite 2.5%; calcium nitrite 2.5%; amine 1% and tannin1%.
Keywords: inhibitors of corrosion, chlorides, carbonation.
BOLINA, CECÍLIA DE CASTRO. Inhibitors of corrosion: Evaluation of the performance
front corrosion of steel induced by carbonation and chlorides. Goiânia, 2008. 198 p.
Master Degree Dissertation - UFG, Escola de Engenharia Civil. Superviser: Dr. Oswaldo
Cascudo.
1 INTRODUÇÃO
1.1 CONSIDERAÇÕES GERAIS
Os inibidores de corrosão têm sido utilizados nos mais diversos segmentos
industriais, petrolífero, metalúrgico e mecânico nos últimos cem anos, porém sua utilização
em estruturas de concreto armado começou tão somente entre as décadas de 50 e 60
(KEPLER et al., 2000; MEDEIROS et al., 2002; VIRMANI, 2002; MAINIER; SILVA, 2004). As
primeiras pesquisas realizadas foram de Monfore e Verbek (1960), um marco na literatura
mundial; contudo no Brasil, o primeiro trabalho desenvolvido foi de Miranda (1990).
A utilização de aditivos inibidores de corrosão vem crescendo gradativamente,
principalmente após a década de 90, onde houve uma intensificação maior de estudos por
migração, aliada a uma adesão mundial do uso de adições e aditivos no preparo do
concreto com a finalidade de aumentar a durabilidade das estruturas (RIBEIRO, 2001;
MEDEIROS et al., 2002; GROCHOSKI, 2006).
O crescimento da utilização dos inibidores de corrosão, tanto nas estruturas de
concreto armado quanto protendido é, sobretudo, devido às suas vantagens que são
bastante atrativas, dentre elas tem-se o seu preço relativamente baixo e sua fácil utilização
na prevenção ou reparo se comparado a outros métodos preventivos, além da alteração não
substancial das propriedades físicas e mecânicas do concreto (GONZÁLEZ, 1998;
HANSSON et al., 1998; LIMA et al., 2001; RIBEIRO, 2001; ARAÚJO, 2004; ORMELLESE et
al., 2006).
1.2 APRESENTAÇÃO DA PESQUISA
A presente dissertação de mestrado foi realizada no Programa de Pós-
graduação da Escola de Engenharia Civil da Universidade Federal de Goiás (EEC/UFG),
denominado Curso de Mestrado em Engenharia Civil (CMEC) e é parte de um projeto de
pesquisa mais amplo intitulado: “Avaliação da Durabilidade de Estruturas de Concreto para
Geração de Energia Eólica em Ambiente de Elevada Agressividade”. Trata-se de um projeto
de pesquisa e desenvolvimento (P & D) realizado com apoio e financiamento da Agência
Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) e de Furnas Centrais Elétricas, conduzido em
parceria com pesquisadores da Escola de Engenharia Civil da Universidade Federal de
Goiás.
2
1.3 JUSTIFICATIVA E IMPORTÂNCIA DO TEMA
A pesquisa e o desenvolvimento de fontes de energia renováveis é um tema
estratégico de caráter mundial. Normalmente, as construções dos parques eólicos são em
regiões de ambientes marinhos, onde as suas estruturas podem ser constituídas de
concreto armado sustentadas ou não por cabos tensores. Este material, portanto, é utilizado
em virtude de sua versatilidade, competitividade e características técnicas; contudo, devido
ao elevado grau de agressividade ambiental, torna-se indispensável a avaliação da sua
durabilidade, sobretudo no que tange à corrosão de armaduras.
Segundo Helene (1992) e Cascudo (2000), a corrosão das armaduras lidera a
incidência das manifestações patológicas que ocorre em estruturas de concreto, além de ser
um problema com alto impacto social e econômico, podendo ainda causar a perda de vidas
humanas. Sob o ponto de vista de segurança, as estruturas de concreto podem ser
comprometidas devido ao avanço do processo corrosivo, o que pode levá-las à ruína caso o
processo não seja controlado de forma adequada. Isto se dá porque o fenômeno da
corrosão, além de diminuir a seção das barras de aço, ainda causa a fissuração e o
destacamento do cobrimento, pela formação de óxidos e hidróxidos de ferro ao redor da
barra, resultando assim em deformações na estrutura.
Dentro do contexto da corrosão das armaduras, há a necessidade de destinar
atenção especial à agressividade do macroclima e microclima onde está inserida a obra,
haja vista que um dos ambientes de maior agressividade para o concreto armado é a
atmosfera salina, sobretudo pela ação da maresia ou de águas saturadas de sais. Estes
sais, tais como os sais de base cloreto, podem despassivar a armadura embutida no
concreto e, assim, desencadear o processo de corrosão das armaduras. A corrosão de
armaduras devido ao ingresso de cloretos é um dos problemas mais sérios e intensos que
pode ocorrer em estruturas de concreto, podendo também provocar uma maior degradação,
e, por conseguinte, refletindo-se na redução da vida útil de serviço (FERREIRA, 2005).
Perante todas as considerações anteriormente colocadas e frente ao desafio de
minimizar a incidência da corrosão das armaduras de concreto em torres de energia
localizadas em parque eólico, propôs-se a presente pesquisa. Assim, com a realização do
presente estudo visando a atuação preventiva de aditivos inibidores de corrosão em
ambientes sob a ação de cloretos ou dióxido de carbono, espera-se contribuir para
aumentar a durabilidade e vida útil dos elementos estruturais de concreto armado, sobretudo
aqueles constituintes das estruturas de geração de energia em parques eólicos brasileiros.
3
1.4 OBJETIVOS
O objetivo geral do presente trabalho é avaliar a eficiência de diferentes tipos e
teores de inibidores de corrosão frente à corrosão do aço induzida por cloretos e
carbonatação, a partir de ataques independentes, ou seja, ataques específicos apenas com
cloretos e, paralelamente, exclusivamente carbonatação.
O estudo foi realizado em soluções simulando a solução de poro do concreto,
tendo-se os seguintes objetivos específicos:
• Estudar, comparativamente, o efeito do inibidor de corrosão do aço de cinco
diferentes tipos de inibidores, tendo-se ainda uma situação de referência (sem
inibidor);
• Para cada tipo de inibidor, avaliar três teores adicionados (mais a situação de
referência – sem inibidor), inferindo-se sobre a melhor perfomance referente ao
percentual incorporado às soluções;
• Analisar o desempenho de diferentes inibidores de corrosão e teores sob a
ação de dois ataques distintos, a saber: ataques por cloretos ou por carbonatação
das soluções (indução por CO
2
);
• Inferir sobre o desempenho comparativo dos diferentes tipos e teores de
inibidores a partir da análise de aspectos termodinâmicos e cinéticos dos sistemas
em estudo. Para tanto, foram empregadas técnicas eletroquímicas (potencial de
corrosão, resistência de polarização e impedância eletroquímica) e gravimétricas
para se monitorar e avaliar a corrosão;
• Avaliar o efeito significativo dos inibidores e de seus teores, na prevenção da
corrosão do aço, classificando-os comparativamente (referente aos seus
desempenhos relativos) com base em análise estatística.
• Avaliar o custo dos inibidores adotados para a presente pesquisa.
1.5 HISTÓRICO DAS PESQUISAS LIGADAS AOS INIBIDORES DE CORROSÃO
Tendo em vista a grande importância que representa o estudo de inibidores de
corrosão no contexto da durabilidade das estruturas de concreto são apresentados nos itens
1.5.1 e 1.5.2 algumas pesquisas realizadas no exterior e no Brasil por alguns institutos de
pesquisas e universidades.
1.5.1 PESQUISAS NO EXTERIOR
As pesquisas sobre inibidores de corrosão iniciaram-se na década de 60 devida
à preocupação existente nos países de clima frio em desenvolver um aditivo acelerador de
4
pega e endurecimento que não adicionasse aos concretos íons cloretos, haja vista que
nesta época era comum a utilização do cloreto de cálcio (LIMA, 1996; GROCHOSKI, 2006).
Segundo Berke e Rosenberg (1990), o primeiro marco na literatura mundial foi o
artigo publicado por Monfore e Verbeck, em 1960, que atribuiu a queda de pontes nos
Estados Unidos à ação dos cloretos na massa de concreto.
Assim, posteriormente à publicação de Monfore e Verbck, surgiram várias outras
pesquisas buscando desenvolver um produto que, ao ser adicionado na massa do concreto
visasse a aceleração da pega do cimento, no entanto ele tinha que atuar também como um
inibidor de corrosão devido ao uso constante de sais de degelo (LIMA, 1996; GROCHOSKI,
2006).
Dentro desse contexto, as primeiras pesquisas foram realizadas por Treadway e
Russel (1968), utilizando-se o nitrito de sódio e benzoato de sódio; e Craig e Wood (1970),
que utilizaram o cromato de potássio, o benzoato e nitrito de sódio. Estes dois estudos
constataram que o nitrito de sódio apresentava melhor comportamento frente à corrosão
provocada por cloretos, todavia acarretava em uma pequena redução na resistência do
concreto. Entretanto, conforme Alonso e Andrade (1990), a primeira aplicação em campo
utilizando-se inibidores de corrosão para prevenir o surgimento de corrosão das armaduras
provocadas por sais de degelo foi na antiga URSS. Os responsáveis por essas primeiras
pesquisas foram Ratinov (1972) e Akinova e Ivanov (1976).
Na década de 70, pesquisadores impulsionados pelos estudos em anos
anteriores desenvolveram várias pesquisas na área de inibidores de corrosão de armaduras
em concreto, buscando analisar as substâncias que poderiam proporcionar como efeito a
proteção das estruturas de concreto armado contra a corrosão. Em geral, eram pesquisados
somente os nitritos de sódio e de cálcio, que apresentavam os resultados mais satisfatórios
comparados aos demais inibidores de corrosão.
Em 1983, a agência governamental norte-americana Federal Higway
Administration (FHWA) desenvolveu vários estudos em vasta escala, utilizando-se o nitrito
de cálcio (LIMA, 1996; GROCHOSKI, 2006).
Vukasovich e Farr (1986) desenvolveram estudos utilizando o molibdato de sódio
na ação preventiva da corrosão em estruturas de concreto armado. Surgiram assim, nessa
década dois grandes grupos de pesquisa: um no Instituto Eduardo Torroja, na Espanha, e
outro na W.R GRACE & COMPANY, nos Estados Unidos, que objetivavam o estudo da
ação de inibidores de corrosão adicionados à massa de concreto, tanto para prevenir quanto
para recuperar armaduras corroídas.
5
1.5.2 PESQUISAS NO BRASIL
Os estudos sobre inibidores de corrosão no Brasil só começaram a intensificar-
se na década de 90. O primeiro estudo foi publicado pelo Professor Luís R.M. de Miranda,
do Instituto Nacional de Tecnologia, no Rio de Janeiro, em conjunto com a COPPE/UFRJ,
utilizando nitrito de sódio na prevenção da corrosão (LIMA, 1996). Posteriormente, foram
formando-se vários outros grupos de estudos preocupados com a ação de inibidores de
corrosão adicionados à massa de concreto, visando caracterizar sua ação no sentido de
prevenir ou estancar processos de corrosão instalados em estruturas de concreto. Nesse
contexto, podem citar-se as pesquisas coordenadas pelo Professor Dr. Paulo Helene, da
Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, em especial, a tese desenvolvida por
Lima (1996). No Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares, Centro de Ciência e
Tecnologia de Materiais (IPEN) destacam-se as pesquisas coordenadas pela Professora
Dr
a
. Isolda Costa, especialmente as desenvolvidas por Crivelaro (2002) e Mennucci (2006).
1.6 ESTRUTURA DO TRABALHO
A presente dissertação está dividida em seis capítulos, de modo a atender aos
objetivos propostos, cumprindo o seguinte escopo: introdução do trabalho, revisão
bibliográfica sobre o tema, metodologia experimental utilizada, apresentação e análise dos
resultados obtidos, conclusões e sugestões para trabalhos futuros, além das referências
bibliográficas utilizadas para embasar esta dissertação.
No Capítulo 1, apresenta-se uma breve introdução e um histórico dos estudos
realizados sobre o tema, bem como a justificativa que levou ao desenvolvimento da
presente dissertação. Este capítulo também contém os objetivos gerais e específicos da
pesquisa.
No Capítulo 2, são apresentados aspectos referentes ao mecanismo de corrosão
das armaduras, alguns conceitos e particularidades inerentes ao tema, por meio da revisão
bibliográfica.
No Capítulo 3, com base na literatura existente, apresentam-se os princípios de
ação dos principais inibidores de corrosão, bem como a influência desses inibidores nas
propriedades dos concretos e argamassas.
A programação experimental e observações referentes ao planejamento
experimental estão apresentadas no Capítulo 4.
Prosseguindo-se no Capítulo 5, tem-se a apresentação e discussão dos
resultados.
Por fim, no Capítulo 6, são apresentadas as conclusões e sugestões para futuras
pesquisas.
6
2 CORROSÃO DAS ARMADURAS EM CONCRETO
2.1 GENERALIDADES
Neste capítulo propõe-se realizar uma revisão sobre os principais aspectos
referentes à prevenção e proteção de estruturas de concreto sujeito à corrosão das
armaduras, para melhor compreensão do momento em que se deve proteger ou intervir em
uma estrutura que apresente este fenômeno A presente revisão visa, por conseguinte
embasar o fenômeno corrosivo em termos conceituais, proporcionando assim um suporte ao
Capítulo 3, que aborda objetivamente os inibidores de corrosão.
Nos últimos anos várias pesquisas foram realizadas referentes ao mecanismo de
corrosão das armaduras no concreto por diversos autores. Busca-se no presente trabalho
enfatizar somente os aspectos mais relevantes das pesquisas desenvolvidas sobre este
tema, visando tão somente dar uma seqüência lógica a presente pesquisa.
2.2 PRINCÍPIOS ELETROQUÍMICOS
Em geral, as perdas financeiras ocasionadas pelos processos de degradação e
corrosão das estruturas metálicas e de concreto são muito elevadas. Segundo Portella et al.
(2006), nos Estados Unidos o custo anual da corrosão chega a 3,1% do PIB, o que totaliza
US$ 276 bilhões, contra 3,5% no Brasil. Todavia, esse custo supracitado sinaliza uma perda
muito elevada para o nosso país, uma vez que nos Estados Unidos as condições são mais
propícias para desenvolvimento do processo corrosivo e a literatura não retrata uma
estimativa sobre o custo anual da corrosão no Brasil. Segundo Helene (1993), os problemas
mais comuns nas estruturas de concreto com relação à durabilidade são os mostrados na
Figura 2.1:
7
0%
5%
10%
15%
20%
25%
MANCHAS
SUPERFICIAIS
FISSURAS ATIVAS E
PASSIVAS
DEGRADAÇÃO
QUÍMICA
FLECHAS
EXCESSIVAS
NINHOS
CORROSÃO DE
ARMADURAS
Figura 2.1- Distribuição das incidências patológicas no concreto (HELENE, 1993).
Segundo Gentil (1996), a corrosão é um fenômeno que ocorre de modo
espontâneo e está constantemente transformando os materiais metálicos, de modo que a
durabilidade e o desempenho dos mesmos deixam de satisfazer o fim a que se destinam.
Em alguns casos, pode-se admitir a corrosão como o inverso do processo metalúrgico, cujo
objetivo principal é a extração do metal a partir de seus minérios ou de outros compostos, ao
passo que a corrosão tende a oxidar o metal. Assim, muitas vezes o produto da corrosão de
um metal é bem semelhante ao minério do qual é originalmente extraído. Os processos de
corrosão são considerados reações químicas heterogêneas ou reações eletroquímicas que
se passam geralmente na superfície de separação entre o metal e o meio corrosivo.
Conforme descrito por Helene (1986), para que se desenvolva a corrosão das
armaduras no interior do concreto são necessárias as seguintes condições:
a. Eletrólito – que irá conduzir os íons gerando uma corrente de natureza iônica e,
também para dissolver o oxigênio. O eletrólito no concreto pode ser constituído
basicamente pela solução intersticial aquosa que contem íons em solução, contudo
salvo raras exceções (altas temperaturas), sempre existirá água presente nos poros
do concreto (LIMA, 1996, CASCUDO, 1997; ANDRADE, 2001; CUNHA; HELENE,
2001).
b. Diferença de potencial - entre dois pontos aleatórios da armadura seja pela diferença
de umidade, aeração, concentração salina, tensão do concreto e/ou no aço,
impurezas no metal, heterogeneidades inerentes ao concreto, carbonatação ou
presença de íons.
c. Oxigênio - que regulará todas as reações de corrosão, dissolvido na água presente
nos poros do concreto (LIMA, 1996; CASCUDO, 1997; HOPPE, 2005).
Pode existir presença de agentes agressivos - a quarta condição é que pode
8
existir a presença de agentes agressivos, que influenciaram fortemente o início e a
velocidade do processo corrosivo, porque atuam diretamente nas reações necessárias
ao desenvolvimento do processo, acentuando a diferença de potencial e facilitando a
dissolução da camada de passivação. A presença de agentes agressivos no eletrólito
tais como íons sulfetos (S
2-
), os íons cloretos (Cl
-
), o dióxido de carbono (CO
2
), os nitritos
(NO
3
), o gás sulfídrico (H
2
S), o cátion amônio (NH
4
+
), os óxidos de enxofre (SO
2
e SO
3
),
fuligem, etc., pode acelerar a corrosão (CASCUDO, 1997; CUNHA; HELENE, 2001).
Depois de iniciada a corrosão, tem-se a fissuração do concreto, proveniente
da expansão, ou seja, do aumento de volume dos produtos de corrosão, que podem
chegar à ordem de 6 a 10 vezes do volume apresentado inicialmente, podendo
ocasionar pressões internas de até 15 MPa, contudo podem ainda chegar em alguns
casos até 40 MPa (Figuras 2.2 e 2.3). Este valor de tensão provoca fissuras, além de
possuírem a tendência de acelerar o processo corrosivo. Logo, quando há indicações
externas do processo corrosivo, normalmente parte da armadura já se encontra
comprometida, pois, a manifestação é tão somente o afloramento deste, através do
surgimento dos produtos de corrosão, os óxidos solúveis, na superfície do concreto.
Além das fissuras, uma outra conseqüência do processo corrosivo é a redução da
aderência aço-concreto devido à natureza expansiva dos produtos de corrosão
(CALEGARI, 1973; CÂNOVAS, 1984; MEHTA; MONTEIRO, 1994; LIMA, 1996;
CASCUDO, 1997; RIBEIRO, 2001; HOPPE, 2005).
Figura 2.2 - Volume dos produtos de corrosão (Adaptado de CASCUDO, 1997).
Volume dos produtos de corrosão
Fe
FeO
Fe
3
O
4
Fe
2
O
3
Fe (OH)
2
Fe (OH)
3
Fe (OH)
3
.3H
2
O
0
1 2 3 4 5 6 7
Volume (cm
3
)
9
Figura 2.3 - Lascamento do concreto devido à expansão da armadura (HELENE, 1986).
O concreto, em condições habituais, fornece às armaduras um elevado grau
de proteção contra a corrosão, logo uma proteção física por meio da camada de
cobrimento que dificulta a entrada de agentes agressivos do meio, e química devido ao
pH elevado do extrato aquoso em torno de 12,5 a 13,5 (não há um consenso sobre este
valor no meio cientifico), é um fator determinante para a formação de uma película
protetora de caráter passivo que envolve a armadura. A película protetora forma-se logo
após o inicio da hidratação do cimento e é composta por óxido de ferro, apresentando
uma variação de composição que vai desde Fe
3
O
4
(Magnetita) a γ-Fe
2
O
3
(Maghemita). O
filme passivo é muito aderente e delgado, submicroscópico, sua espessura varia de 10
-3
a 10
-1
µm. No caso da película passivadora ser destruída tanto pela chegada da frente
de carbonatação ou pela ação deletéria de cloretos, ou ainda pela ação simultânea de
ambos os fatores, a armadura provavelmente ficará vulnerável ao fenômeno da corrosão
(HELENE, 1986; ANDRADE, 1992; HELENE, 1993; GOUDA, 1966; CASCUDO, 1997;
NEVILLE, 1997; HOPPE, 2005).
Pourbaix (1976), desenvolveu para melhor compreensão diagramas de
potencial versus pH, onde em cada região estabelece-se para cada metal, as condições
de pH e potencial onde o material se corrói, passiva ou permanece imune ao processo
corrosivo (FIGURA 2.4).
10
Figura 2.4 - Diagrama de equilíbrio termodinâmico. Potencial x pH do sistema Fe-H
2
O a 25ºC,
onde tem-se o diagrama simplificado ( POURBAIX, 1976; PAGE, 1988; OLIVEIRA,
2005).
Segundo Helene (1993), as três regiões distintas do diagrama de Pourbaix,
podem ser assim explicadas:
• Imunidade: É a região onde o potencial de eletrodo é menor que -0,600 V
em relação ao eletrodo padrão de hidrogênio. Esta é a região onde pode-
se dizer que é impossível ocorrer a corrosão.
• Passivação: É a região do diagrama que representa as condições em que
são formadas as películas passivadoras. As duas retas tracejadas
paralelas e oblíquas representam a região de estabilidade da água, sendo
que acima delas é o domínio do oxigênio e abaixo o do hidrogênio.
• Corrosão: É a região do diagrama que representa as situações onde pode
ocorrer corrosão.
Por fim, tendo-se os elementos básicos, a corrosão desenvolve-se com a
presença das seguintes reações (GENTIL,1996; LIMA, 1996; CASCUDO, 1997; HOPPE,
2005):
a) O processo anódico (regiões corroídas) ocorre na superfície do metal, onde
há perda de elétrons devido às reações de dissolução do metal (oxidação). As reações
principais são (Equações 2.1 e 2.2):
−+
++→+ eHOFeOHFe 8843
432
(Equação 2.1)
Fe
Fe
2
+
Fe
+
Fe
2
O
3
Fe
3
O
4
HFeO
2
-
11
−+
+→ eFeFe 2
2
(Equação 2.2)
b) O processo catódico é um fenômeno que ocorre na interface entre o metal
e o eletrólito e depende da disponibilidade de oxigênio dissolvido e do pH da interface
metal-eletrólito. Nas regiões catódicas ocorrem as reações de redução do oxigênio
(processo de ganho de elétrons). As reações de maior interesse são (Equações 2.3 e
2.4):
−−
→++ OHeOOH 442
22
(Equação 2.3)
2
22 HeH →+
−+
(Equação 2.4)
Na Figura 2.5 apresenta-se o modelo simplificado da célula de corrosão das
armaduras em estruturas de concreto armado.
Figura 2.5 - Modelo simplificado da célula de corrosão das armaduras nas estruturas de
concreto armado (Adaptado de HELENE, 1986).
As reações prováveis durante o processo corrosivo de armaduras de aço em
concreto são as apresentadas na Tabela 2.1 (POPOVICS, 1983).
Superfície do concreto
O
2
SO
4
- -
ELETR
Ó
LITO (difusão)
ELETR
Ó
LITO (difusão)
CONDUTOR ELÉTRICO
(barra de aço)
Zona
Catódica
não
corroída
Zona
Anódica
corroída
Fe
+++
Fe
++
Fe
+++
Fe
++
O
2
SO
4
- -
Cl
-
Superfície do concreto
SO
4
-
OH
-
Cl
-
SO
4
-
OH
-
Cl
-
Cl-
12
Tabela 2.1 - Reações prováveis durante o processo corrosivo (POPOVICS, 1983).
Região Reação provável
Característica do produto
formado
Zona anódica
−+
+→ eFeFe 422
2
-
Zona catódica
−−
→++ OHeOOH 442
22
-
2
2
)(242 OHFeOHFe →+
−+
Hidróxido ferroso,
fracamente solúvel, de cor
marrom.
OHFeOOHFe
2
2
.242 →+
−+
Óxido ferroso hidratado,
expansivo de cor marrom.
3222
)(42)(4 OHFeOOHOHFe →
+
+
Hidróxido férrico, expansivo,
avermelhado.
OHeOFeOHFe
243
4883 ++→+
−−
Óxido de característica mista
- férrico e ferroso.
Superfície da barra
ou eletrólito
OHOFeOOHOHFe
232222
6.22)(4 →
+
+
Óxido férrico hidratado,
expansivo.
O processo de corrosão das armaduras pode ser representando através do
modelo simplificado de vida útil proposto por Tuutti (1982), conforme esquematizado na
Figura 2.6, onde o pesquisador divide o processo de corrosão em dois períodos: o de
iniciação, que corresponde ao intervalo de tempo entre a execução da estrutura e a
despassivação da armadura e o de propagação, referente ao desenvolvimento da corrosão
até o aparecimento de uma manifestação patológica dita grave (HELENE, 1993).
Figura 2.6 - Representação esquemática do modelo de vida útil de TUUTTI (1982)
Os dois fatores desencadeantes que atuam no período de iniciação são: a
presença de cloretos e a diminuição da alcalinidade. Estes fatores também determinam o
tipo de corrosão que será desenvolvida, que pode ser generalizada (carbonatação),
localizada por pite (cloretos) ou sob tensão fraturante (esta ocorre geralmente em concreto
TEMPO
CO
2
, Cl
-
GRAU DE CORROSÃO
O
2
, U.R., T.
VIDA ÚTIL
INICIA
Ç
ÃO PROPAGA
Ç
ÃO
GRAU ACEITÁVEL
13
protendido e não possui uma causa direta bem conhecida). A duração da fase de iniciação é
controlada principalmente pela permeabilidade, difusibilidade e sucção capilar de gases ou
líquido. Helene (1993) considera que a duração da fase de iniciação deve corresponder à
estimativa da vida útil de projeto, (definida como o período de tempo que vai até a
despassivação da armadura da estrutura) quanto à corrosão. A Figura 2.7 apresenta os
tipos de corrosão e os principais fatores que as provocam (ANDRADE, 1992; CASCUDO,
1997).
Figura 2.7 - Diferentes manifestações de corrosão (CASCUDO, 1997; POLITO, 2006).
O período de propagação depende de fatores tais como teor de umidade,
acesso de oxigênio até a superfície da armadura, e ainda temperatura e resistividade
elétrica, que tanto influenciam quanto controlam a corrosão. Dentre eles, o período de
propagação é acelerado principalmente pelo teor de umidade, pois é este quem determina a
resistividade elétrica e a disponibilidade de oxigênio (CASCUDO, 1997; ABREU, 1998;
HOPPE, 2005). Segundo Helene (1993), neste período tem-se duas situações:
• Vida útil de serviço ou de utilização: é o período que vai até o momento em
que aparecem manchas na superfície do concreto, ou ocorrem aparecimento de
fissuras e ainda o seu destacamento.
• Vida útil total ou última: é o período de tempo que vai até a ruptura, ou
colapso parcial ou total da estrutura.
Na Figura 2.8 apresentam-se graficamente os conceitos de vida útil referidos
acima. Além, das vidas úteis citadas acima, há no modelo abaixo, o conceito de vida útil
residual, que corresponde ao período de tempo em que a estrutura ainda será capaz de
desempenhar suas funções, contados neste caso a partir da data de uma dada vistoria.
14
Figura 2.8 - Conceituação de vida útil das estruturas de concreto (HELENE, 1993; OLIVEIRA,
2005).
2.3 PRINCIPAIS MECANISMOS DA DESPASSIVAÇÃO DAS ARMADURAS
Segundo vários autores (BAUER, 1995; GENTIL, 1996; LIMA, 1996; CASCUDO,
1997; CABRAL, 2000; ANDRADE, 2001; HOFFMANN, 2001), existem dois fatores principais
que podem levar ao início do desencadeamento do processo corrosivo: o dióxido de
carbono (CO
2
) presente na atmosfera, que dá origem ao fenômeno de carbonatação, e os
íons cloretos, que penetram no concreto através de mecanismos de transporte de massa,
por exemplo: difusão iônica no concreto até atingir a armadura.
A seguir serão apresentados os principais aspectos de cada um dos
mecanismos de despassivação ocasionados por estes dois fatores.
2.3.1 Carbonatação
O CO
2
presente na atmosfera reage, na presença de umidade, com os produtos
de hidratação do cimento, formando produtos de menor alcalinidade que os compostos
originais do concreto, desencadeando o fenômeno conhecido como “frente de
carbonatação” (BARBOSA et al., 2005).
De uma forma mais particular, o fenômeno de carbonatação pode ser definido
como sendo o processo químico de redução do pH de valores próximos de 12 para
inferiores à 10 da fase líquida intersticial saturada de hidróxido de cálcio e outros compostos
alcalinos hidratados do concreto, presentes nas suas fases líquida e sólida (VENUAT;
15
ALEXANDRE, 1969; NEVILLE, 1982; RILEM, 1994; LIMA, 1996; CUNHA; HELENE, 2001;
RIBEIRO, 2001; BARBOSA et al., 2005).
A reação do processo é geralmente representada conforme as Equações 2.5 a
2.11 (TAYLOR, 1990; LIMA, 1996; NEVILLE, 1997; FERREIRA, 2000; CUNHA; HELENE,
2001; BARBOSA et al., 2005):
OHCOOHCO
2
2
32
2 +→+
−
−
(Equação 2.5)
Dissolução do CO
2
na solução de poro
−+
→+ OHCaOHCa 2)(
2
2
(Equação 2.6)
Dissolução do Ca (OH)
2
3
2
3
2
CaCOCOCa →+
−
+
(Equação 2.7)
Formação do carbonato de cálcio
OHCaCOOHCaCO
OH
2322
2
)( +⎯⎯→⎯+ (Equação 2.8)
OHCONaOHNaCO
OH
23222
2
)( +⎯⎯→⎯+ (Equação 2.9)
OHCOKOHKCO
OH
23222
2
)( +⎯⎯→⎯+ (Equação 2.10)
)(
2
2
2
)(
2
.)(2.
aq
SiOCaOyxyOHCaOHSiOCaO
yz
aq
x
−++→+
−+
(Equação 2.11)
Descalcificação do C-S-H
Segundo Helene (1986), o pH de precipitação do CaCO
3
(carbonato de cálcio) é
aproximadamente de 9,4. Portanto, o concreto é separado por duas regiões com pH muito
distintas, uma com pH < 9 (região carbonatada) e a outra com pH > 12, correspondente a
região não carbonatada. Para casos onde o pH da solução de poro, após a ação do CO
2
,
resulta em uma valor suficientemente baixo, igual ou menor a 8,5 pode haver a formação de
ácido carbônico (HCO
3
-
) (LIMA, 1996; CASCUDO, 1997; FERREIRA, 2000; BARBOSA et
al., 2005). A Figura 2.9 mostra um modelo físico para o fenômeno da carbonatação.
16
Figura 2.9 - Avanço do processo de carbonatação (Adaptado de CEB, 1984; CASCUDO, 1997;
MORENO et al., 2001; OLIVEIRA, 2005).
As reações de carbonatação possuem a tendência de diminuírem a sua
intensidade com o tempo (Figura 2.10). Essa estabilização é justificada como sendo
proveniente da hidratação do cimento e também pela colmatação dos poros provocada
pelas próprias reações de carbonatação (
SCHIESSL, 1983).
0
0,5
1
1,5
2
123456789
√t
Distância da Superfície do
Concreto (Xc)
xc
Figura 2.10 - Representação esquemática do avanço da frente de carbonatação (Adaptado de
SCHIESSL, 1983).
Segundo Lima (1996), uma vez que a carbonatação ocorre devido à penetração
DIFUSÃO DO CO
2
NO AR
ATRAVÉS DOS POROS DO
CONCRETO
DIMINUIÇÃO DO pH
DE APROX. 12,5 A 9.
PROCESSO DE CARBONATAÇÃO DO
CONCRETO (SIMPLIFICADO)
H
2
O
Ca (OH)
2
+ CO
2
CaCO
3
+ H
2
O
MODELO:
CO
2
CO
2
CARBONATAÇÃO
PROFUNDIDADE
DIFUSÃO
POROS
REAÇÃO QUÍMICA
pH ≤ 9
17
do dióxido de carbono do ar e com a sua reação com os compostos dos cimentos,
prontamente, pode-se afirmar que os fatores que vão controlar o avanço da frente de
carbonatação são aqueles relacionados com a qualidade do concreto de cobrimento. Dentre
os fatores estão a relação a/c; a permeabilidade ao ar, água e gases; a porosidade, a
resistência, o tipo de cimento utilizado, a umidade relativa, a concentração de CO
2
, dentre
outros.
2.3.2 Cloretos
As várias pesquisas realizadas no meio cientifico sobre a durabilidade das
estruturas de concreto, mostram que a corrosão das armaduras provocada pela ação de
íons cloreto é um dos problemas mais sérios que podem ocorrer em uma dada estrutura
(HELENE, 1986; LIMA, 1996; FERREIRA, 2000; ANDRADE, 2001; CRIVELARO, 2002).
Não há um consenso no meio cientifico sobre o mecanismo como os cloretos
despassivam o aço. Segundo o relatório do ACI 222 (1985), existem três teorias que podem
explicar o efeito dos cloretos na corrosão do aço:
1. A teoria do filme de óxido: segundo esta teoria os íons cloreto penetram nos
defeitos do filme de óxido passivante muito mais facilmente que outros íons agressivos e
podem dispersar-se coloidalmente neste filme permitindo o ataque do aço.
2. A teoria da adsorção: conforme esta teoria os íons cloreto são adsorvidos na
superfície do aço com os íons hidroxilas ou com o oxigênio dissolvido, promovendo a
hidratação do ferro e viabilizando sua dissolução em cátions.
3. A teoria do complexo transitório: de acordo com esta teoria os íons cloretos
(Cl
-
) competem com os ânions hidroxila (OH
-
) para a produção de compostos ferrosos de
corrosão, denominados complexos transitórios, os quais difundem-se a partir do ânodo em
direção ao cátodo permitindo que a corrosão continue.
Os íons cloretos podem penetrar no interior do concreto procedente de
diferentes fontes, dentre elas destacam-se (ANDRADE, 1992; HELENE, 1993; LIMA, 1996;
ANDRADE, 2001; MORENO et al., 2001; JOUKOSKI et al., 2001; CRIVELARO, 2002):
a) Emprego de produtos contendo cloretos (Figura 2.11), tais como
aceleradores de pega à base de cloretos, por exemplo, o CaCl
2
(cloreto de
cálcio).
b) Contaminação dos materiais constituintes do concreto (água de
amassamento e agregados).
c) Contaminação por intermédio da névoa salina (Figura 2.12).
d) Contato direto de estruturas marinhas com a água do mar, entre outros.
18
Figura 2.11- Estrutura danificada por corrosão da armadura, oriunda do ataque de cloretos
incorporados ao concreto (CASCUDO, 1997).
Figura 2.12 - Corrosão de armadura por cloretos em estrutura de concreto em zona marítima
(HELENE, 1992).
Os íons cloreto, após serem incorporados ao sistema concreto-armadura (Figura
2.13), podem ser encontrados no seu interior através das seguintes formas (BAKKER, 1988;
LIMA, 1990; FERREIRA, 2000; ANDRADE, 2001: MORENO et al., 2001):
• Quimicamente combinados como os compostos do cimento (C
3
A e C
4
AF),
originando os cloroaluminatos. Na forma combinada o íon cloreto não está
disponível para promover a despassivação das armaduras no concreto. Portanto,
quanto maior o teor de C
3
A contido nos cimentos, melhor será fixação dos
cloretos minimizando a probabilidade de despassivação das armaduras;
• Fisicamente adsorvidos na superfície do concreto;
• Livres na solução dos poros do concreto. Desta forma o cloreto pode penetrar
através do cobrimento do concreto sem interagir com os componentes
provenientes da hidratação do cimento. Este tipo de cloreto é o mais nocivo à
durabilidade de uma estrutura, uma vez que ao atingir a armadura pode
ocasionar a sua despassivação.
19
Figura 2.13 - Formas de ocorrência de íons cloretos na estrutura do concreto (Adaptado de
CASCUDO, 1997; FERREIRA, 2003).
a. Mecanismo de penetração de íons cloretos
Os mecanismos de transporte que regem a penetração dos íons cloreto no
concreto são: absorção capilar, permeabilidade sob pressão, migração e difusão iônica.
a.1 Absorção capilar: este mecanismo está associado a ascensão ou a penetração da
água nos poros do concreto devido a tensão capilar que atua nos capilares. Em
princípio quanto menor for o diâmetro dos poros capilares, maior a pressão e, por
conseguinte, maior será a profundidade de penetração da água no concreto. Já para o
inverso, quanto maior o diâmetro dos poros capilares, menor será a profundidade do
concreto atingida pela água absorvida, porém maior será a quantidade total de água
absorvida. Uma boa forma de minimizar tal efeito é empregando aditivos incorporadores
de ar e de ação hidrofugante de massa, sobretudo em obras com pilares semi-
enterrados ou semi-submersos, porque as bolhas de ar aprisionadas ao concreto tem a
propriedade de minimizar a comunicação entre os capilares e reduzir a absorção e água
por capilaridade. Logo, pode-se concluir que além do diâmetro dos poros capilares é
muito importante a intercomunicabilidade entre eles (NEPOMUCENO, 1992; ANDRADE,
1993; HELENE, 1993; LIMA, 1996; CASCUDO, 1997; CABRAL, 2000; ANDRADE, 2001;
RIBEIRO, 2001).
a.2 Permeabilidade sob pressão: ocorre quando existe um gradiente de pressão agindo
no sistema. Este caso é típico de locais tais como estações de tratamento de águas e de
esgotos, tanques industriais, reservatórios, estruturas marítimas e etc. A permeabilidade
de um concreto está diretamente relacionada com a sua composição e condições de
cura apontadas para a estrutura, por isso que quanto maior for o tempo disponível para a
hidratação dos compostos do concreto menor será a sua permeabilidade. A
permeabilidade deve ser modelada para os gases e água, visto que os agentes que
influenciam na iniciação e propagação da corrosão são o gás carbônico, o oxigênio, os
íons cloretos e a água. O coeficiente de permeabilidade obtido depende da pressão
Cloreto quimicamente combinado
Cloreto fisicamente adsorvido
Cloreto Livre
20
externa que foi aplicada e da força de sucção capilar (BARBUDO, 1992; ANDRADE,
1993; HELENE, 1993; CASCUDO, 1997; OLLIVIER, 1998; CABRAL, 2000; ANDRADE,
2001; RIBEIRO, 2001).
a.3 Migração iônica: este mecanismo ocorre quando há a movimentação de íons em zig-
zag (similar ao Movimento Browniano) a partir do estabelecimento de um campo elétrico
entre duas partes da estrutura quando ocorre uma mínima diferença de potencial
acarretada por pequenas e ocasionais cargas elétricas (ANDRADE, 1993; HELENE,
1993; CASCUDO, 1997; CABRAL, 2000; ANDRADE, 2001; RIBEIRO, 2001).
a.4 Difusão iônica: é o mecanismo mais estudado pelos pesquisadores. Em tese, este
processo, ocorre em função da diferença de concentração existente entre dois meios
aquosos, onde o movimento de íons ocorre de um meio de elevada concentração para
um que possua uma concentração menor. Os cimentos Portland com relação a/c de 0,4
a 0,6 oferecem valores de coeficiente de difusão da ordem de 0,1 cm
2
/s a 10x10
-8
cm
2
/s.
Há um consenso no meio científico que a difusão de íons cloretos no concreto responde
a Segunda Lei de Difusão de Fick, apresentada na Equação 2.8 (ANDRADE, 1993;
HELENE, 1993; CASCUDO, 1997; CABRAL, 2000; ANDRADE, 2001; RIBEIRO, 2001).
2
2
][
.
][
x
Cl
De
t
Cl
∂
∂
=
∂
∂
−−
(Equação 2.12)
Onde [Cl
-
] é a concentração de íons cloreto a uma certa profundidade (x) abaixo
da superfície em um tempo (t) e (De) o coeficiente de difusão efetivo.
b. Limite crítico de cloretos
Determina-se como “teor crítico de cloretos”, aquele presente no concreto, junto
às armaduras capaz de desencadear o fenômeno da corrosão. Não há um consenso na
comunidade científica mundial sobre o teor de cloretos que podem provocar a
despassivação da armadura, iniciando o processo corrosivo. Isto ocorre porque há uma
grande quantidade de fatores que influenciam os fenômenos de transporte e absorção de
cloretos no concreto, tais como a dosagem, a temperatura, a umidade relativa, o pH da
solução dos poros, o teor de cloretos solúveis, a quantidade de C
3
A do cimento, a fonte de
cloretos e ainda as características metalúrgicas da armadura atingida (LIMA, 1996;
ALONSO et al., 1997; ANDRADE, 2001; CASCUDO, 2005).
Há duas formas para expressar-se o teor de cloretos necessário para que ocorra
a despassivação da armadura: a relação Cl
-
/OH
-
, da solução dos poros e a quantidade de
cloretos por unidade de cimento ou concreto. A relação Cl
-
/OH
-
,
é avaliada como um
21
parâmetro mais apropriado para prever-se o início do processo corrosivo. Entretanto, a
obtenção desse valor é muito difícil devido à grande quantidade de fatores intervenientes, e
ainda à variabilidade verificada no momento da medição deste no concreto. Logo, torna-se
mais prático determinar a quantidade limite de cloretos para despassivar as armaduras em
relação à massa de cimento ou de concreto. No entanto, há divergências quanto ao valor
que deve ser utilizado como padrão para que ocorra a despassivação da armadura.
(ALONSO et al., 1997; ANDRADE, 2001; JOUKOSKI et al., 2001; MORENO et al., 2001).
Na Tabela 2.2 são apresentados limites de cloretos totais permitidos no concreto por
algumas normas internacionais e nacionais.
Tabela 2.2 - Teor crítico de cloretos (HELENE, 1993; ANDRADE, 2001).
Limite Máximo de cloretos
País
Norma
Concreto armado Concreto protendido
Referente à
NBR 6118
Não reporta-se ao teor de cloretos, porém
enfatiza que não é permitido utilizar aditivos
contendo cloretos em sua composição.
NBR 7197 - 0,05%
Brasil
NBR 9062 - 0,05%
à água de
amassamento
EH-88 0,40% -
Espanha
EH-80 - 0,10%
ao cimento
ACI-222 0,20% 0,08%
ACI-201 0,20% 0,08%
Estados
Unidos
ACI-318
0,30% ambiente
normal.
0,15% ambiente
com cloreto.
1,0% ambiente
seco.
0,06%
ao cimento
CEB 0,05% 0,025% ao concreto
CEB-FIP 0,4% 0,20%
Europa
ENV 206
1,0% concreto
simples.
0,40% concreto
armado.
0,20%
ao cimento
Japão JSCE SP-2 0,60 kg/m
3
0,30 kg/m
3
ao concreto
Alguns pesquisadores recomendam que o percentual máximo admissível de
cloretos em relação à massa de cimento para estruturas em concreto armado seja de 0,4%.
Já para o concreto protendido este teor deve ser menor que 0,08% em relação à massa de
22
cimento. As recomendações britânicas fixam os limites de risco para concretos fabricado
com cimento Portland comum, conforme a Tabela 2.3 (ANDRADE et al., 1988; ANDRADE,
1992; HELENE, 1993; ANDRADE, 2001; HOPPE, 2005):
Tabela 2.3 - Limites de risco para o concreto em função do conteúdo de cloreto (JOUKOSKI et
al., 2001).
Baixo risco
[Cl
-
] < 0,4% em peso de cimento
Risco intermediário
0,4% < [Cl
-
] < 1% em peso de cimento
Alto risco
[Cl
-
] > 1% em peso de cimento
Na Figura 2.14 apresenta-se um modelo clássico para o conteúdo crítico de íons
cloreto capaz de despassivar as armaduras de concreto, podendo verificar ainda a influência
de alguns parâmetros tais como umidade relativa, qualidade do concreto (cura e relação
água/cimento), saturação dos poros e carbonatação (ANDRADE, 1992; VILASBOAS, 2004).
Figura 2.14- Conteúdo crítico de cloretos (CEB/BI 152, 1984).
Segundo Repette (1997), a durabilidade de uma estrutura depende
fundamentalmente das características dos seus materiais constituintes e das condições
ambientais onde a mesma está inserida.
Basicamente os parâmetros que influenciam a penetração de íons cloretos são
os mesmos envolvidos na penetração de CO
2
, contudo, nem sempre influenciam do mesmo
modo. Dentre os parâmetros que são determinantes da velocidade e profundidade de
penetração de íons cloreto nas estruturas podem destacar-se: a composição, tipo e
quantidade de cimento; relação água/cimento, adensamento e cura; grau de saturação dos
23
poros e concentração de íons cloreto; efeito específico do cátion que acompanha íon
cloreto; fissuras e carbonatação.
c. Ataques conjuntos: Cloreto X Carbonatação
Um agravante para a deterioração de estruturas de concreto é o efeito
combinado de cloretos e carbonatação, ou seja, o ataque conjunto, pois um concreto
carbonatado não possui a mesma capacidade de combinar cloretos como um concreto não-
carbonatado. Então, quando um concreto começa a carbonatar, uma parte dos cloretos que
encontram-se combinados passa à condição de cloreto livre do complexo cloroaluminato.
Assim, a quantidade de íons livres pode atingir o limite critico de rompimento da camada
passivadora, uma vez que a carbonatação destrói os compostos hidratados tal como o sal
de Friedel que decompõe-se em carbonato de cálcio e óxido de alumínio, liberando cloreto e
água, e o C-S-H que decompõe-se liberando os íons cloretos adsorvidos. Logo, esta é
normalmente a causa dos problemas mais graves de corrosão (TUUTTI, 1982; BARBUDO,
1992; RIBEIRO, 2001; JUCÁ, 2002).
Segundo Bauer e Helene (1996), a capacidade de fixação dos cloretos pelo C
3
A
é reduzida quando se possui a ocorrência da carbonatação, uma vez que os cloroaluminatos
não são estáveis em valores baixos de pH. Mesmo na presença de pequenas quantidades
de cloretos em função da baixa alcalinidade da pasta existe uma intensificação da
velocidade de corrosão em virtude da carbonatação (NEVILLE, 1997; JUCÁ, 2002).
2.4 MECANISMO DE PREVENÇÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
Segundo Lima et al. (1996), quando tem-se o desencadeamento do fenômeno
corrosivo, em algum momento vida útil da estrutura é necessário uma intervenção, de modo
a reparar as condições iniciais, protetoras da seção concreto/armadura. Logo, caso não
ocorra esta recuperação da condição de serviço, terá o risco de apresentar-se algum
comprometimento estrutural podendo chegar inclusive à ruína da estrutura.
Há vários modos de reconstituírem-se as condições de serviço de um
componente estrutural e todas elas envolvem uma sistemática como a apresentada na
Figura 2.15 (RILEM, 1994; LIMA, 1996).
24
Figura 2.15- Diagrama de blocos indicando os passos a serem tomados para uma intervenção
de reparo (RILEM, 1994).
Depois da estimativa das condições de serviço da estrutura afetada, deve-se
decorrer a escolha entre as alternativas viáveis economicamente, do material e da técnica
apropriada para o restabelecimento das condições de estabilidade da estrutura. Dentre os
vários sistemas de reparo e de classificação das técnicas e sistemas de reparos existentes
apresentar-se-á o adotado no Projeto Temático da FAPESP “Pesquisa para Normalização
de Materiais e Sistemas de Reparo de Estruturas de Concreto com Corrosão de Armaduras”
(HELENE, 1993; 1994; LIMA, 1996; SILVA JR; HELENE, 2001):
• Sistemas de reparo por repassivação localizada - abrangem-se neste item os
sistemas que protegem o local reparado da estrutura pelo uso de materiais que
Avaliação das condições de serviço da estrutura
Existência de dano Expectativa de dano
Estratégia de decisão baseada em:
- causa do dano.
- grau do dano.
- agressividade do ambiente.
- aspectos estruturais.
- tempo.
- economia.
- vida útil remanescente.
- avaliação das técnicas e materiais disponíveis.
Inexistência de dano
Não atuar
Estratégia de decisão baseada em:
- causa do dano.
- grau do dano.
- agressividade do ambiente.
- aspectos estruturais.
- tempo.
- economia.
- vida útil remanescente.
- avaliação das técnicas e materiais disponíveis.
Detalhamento e escolha dos materiais
Intervenção completa de reparo
Definição de estratégias de manutenção
25
restabelecem o equilíbrio químico reconstituindo as condições de pH propiciando
novamente a formação da camada de passivação das armaduras corroídas. Dentre
os materiais podem citar-se as argamassas, os grautes, os microconcretos e
concretos de base cimento Portland modificado com resinas.
• Sistemas de reparo por barreira física sobre a armadura - são os sistemas que
protegem as armaduras por aplicação direta, ou seja, têm como base o bloqueio do
acesso dos agentes agressivos às armaduras. Por exemplo, as argamassas de base
epóxi e base poliéster, os “primers”, adesivos e pinturas epoxídicas.
• Sistemas de reparo por barreira física sobre o concreto - sistemas que geram uma
proteção indireta à armadura através da criação de uma barreira aplicada sobre a
superfície do concreto que impede o acesso de agentes agressivos às armaduras e
ao concreto de cobrimento, como exemplo tem-se os revestimentos de argamassas
poliméricas.
• Sistemas de reparo por barreira química (inibição) - neste caso têm-se sistemas
onde, os materiais atuam quimicamente no processo corrosivo. Incluem-se neste
item os materiais e sistemas de reconstituição das seções estruturais tais como as
argamassas e concretos com adições com propriedades de atuarem quimicamente
no processo corrosivo, aqueles que possuem adição de inibidores de corrosão, ou
seja, os nitritos, molibdatos e benzoatos. É importante ressaltar que esta técnica
pode também ser utilizada como método preventivo. No presente trabalho adota-se
esta técnica de caráter preventivo.
• Sistemas de reparo por proteção catódica - estes sistemas promovem a proteção
através da utilização de ânodos de sacrifício, seja por imposição de
corrente/potencial externo, procurando restabelecer as condições de potencial onde
metal encontrar-se-á protegido, ou por uso de pinturas metálicas como, por exemplo,
com a utilização de zinco.
Segundo Lima (1996), cada um destes sistemas é mais adequado a uma
determinada situação, seja ele o estágio em que encontra-se o processo corrosivo, ou a
causa da corrosão. Interligado à causa da manifestação do processo corrosivo tem-se, que
é contundente quando da decisão de que sistema e como utilizá-lo, o teor e há quanto
tempo o agente agressivo está agindo. Qualquer técnica de recuperação/proteção
proporciona implicações no período de vida útil da estrutura.
No Capítulo 3 da presente pesquisa será contemplado o sistema de barreira
química para prevenção/reparo do processo corrosivo, contudo o principal elemento do
trabalho são os inibidores de corrosão para prevenção.
26
3 INIBIDORES DE CORROSÃO
No presente capítulo apresentam-se as questões relacionadas diretamente aos
inibidores de corrosão, enfocando especificamente os empregados como prevenção do
processo corrosivo. A seguir, abordam-se desde os pontos conceituais iniciais, tais como
definições e classificações, passando por mecanismo de ação dos principais inibidores de
corrosão que serão estudados na presente pesquisa, métodos de aplicação no concreto,
até a eficiência e influência dos inibidores nas propriedades do concreto. Por fim, para o
encerramento da presente revisão são apresentados os ensaios para avaliação dos
inibidores de corrosão.
Não há neste capítulo a pretensão de esgotar-se o assunto, uma vez que alguns
tipos de inibidores de corrosão são vastamente utilizados, contudo, as literaturas disponíveis
sobre o funcionamento destes não acompanham a utilização dos mesmos em âmbito
nacional.
3.1 DEFINIÇÕES E CONSIDERAÇÕES INICIAIS
Os inibidores de corrosão são substâncias que possuem a capacidade de
retardar a atividade da reação anódica (inibidores anódicos), catódica (inibidores catódicos),
ou ambas (inibidores mistos). No caso particular do concreto, essas substâncias devem ser
ativas em um meio alcalino e não devem alterar substancialmente suas propriedades físicas,
químicas e mecânicas (ANDRADE, 1992; FREIRE, 2005; MEDEIROS et al., 2002;
RIBEIRO, 2001).
Alguns autores afirmam que um inibidor de corrosão pode ser definido como
uma substância ou mistura de substâncias que, quando presentes em concentrações
adequadas no meio corrosivo, reduzem ou eliminam a corrosão (ABRACO, 2006; BENTUR
et al., 1997; CALLISTER JR, 1990; CRIVELARO, 2002; DOCTORS, 2006; GENTIL, 1996;
KEPLER et al., 2000; MAINIER; SILVA, 2004; MUNDO QUÍMICO, 2006; RIVERA et al.,
2002; SALVADOR, 2002; SMITH; VIRMANI, 2000; TRITTHART, 2003).
Um inibidor de corrosão ideal pode ser definido como um componente químico
que, quando adicionado ao concreto em quantidades adequadas, pode retardar a corrosão
da armadura de aço e não tem efeitos contrários às suas propriedades (HANSSON et al.,
1998; SIDERIS; SAVVA, 2005).
3.2 CLASSIFICAÇÃO DOS INIBIDORES
Os inibidores são classificados de vários modos sob o ponto de vista dos mais
variados pesquisadores: quanto a sua constituição química, mecanismo de polarização ou
27
ação, teor crítico, comportamento, métodos de aplicação e sistemas de proteção (Figura
3.1). Na seqüência deste item, são tecidas considerações sobre os inibidores à luz dessas
diversas formas de classificação.
Figura 3.1- Classificação dos inibidores (a partir de informações de ANDRADE, 1992; VILORIA;
VERA, 1994; NMAI, 1994; GENTIL, 1996; LIMA, 1996; BENTUR et al., 1997; RIBEIRO,
2001; GENOVEZ, 2002; MEDEIROS et al., 2002; GENTIL, 2003; ARAÚJO, 2004;
BALLES, 2004; MAINIER; SILVA, 2004; CARDOSO et al., 2005; FREIRE, 2005;
ABRACO, 2006; CASCUDO, 2006; FORNAZARI et al., 2006; GROCHOSKI, 2006).
3.3 CONSTITUIÇÃO QUÍMICA
Os inibidores de corrosão podem ser de natureza orgânica ou inorgânica. A
maioria dos inibidores foi desenvolvida empiricamente e muitos são fabricados sob patente,
não sendo conhecida sua composição química (MEDEIROS et al., 2002; GONÇALVES et
al., 2003, ARAÚJO, 2004). Uma grande variedade de compostos orgânicos e inorgânicos
tem sido utilizada para controlar a corrosão em diferentes meios agressivos (RIVERA et al.,
2002).
Segundo Crivelaro (2002), entre os inibidores de corrosão internacionalmente
mais utilizados, dentre os novos e alternativos contra corrosão existem aproximadamente
120 materiais potencialmente inibidores de corrosão em aço.
A seguir, considerações são feitas sobre os inibidores orgânicos e inorgânicos.
CONSTITUIÇÃO
QUÍMICA
Orgânicos
Inorgânicos
TEOR CRÍTICO
Seguros
Perigosos
MECANISMO DE AÇÃO
Adicionados a massa
Sistemas ativos
SISTEMAS DE
PROTEÇÃO
Sistemas passivos
Sistemas ativos-passivos
CLASSIFICAÇÃO DOS INIBIDORES
MÉTODOS DE
APLICAÇÃO
Anódicos
Catódicos
Impregnação da superfície
COMPORTAMENTO
Não-oxidantes
Oxidantes
Mistos
28
3.3.1 Inibidores orgânicos
Os inibidores de corrosão orgânicos têm sido utilizados nas indústrias de óleo e
gás por vários anos, mas eles não foram desenvolvidos para uso em concreto armado até o
começo da década de 90 (NMAI et al., 1992).
Os inibidores orgânicos incluem principalmente aminas e ésteres. Eles oferecem
proteção pela adsorção e formação de um filme monomolecular na superfície da armadura e
às vezes retardam a chegada de íons cloretos na armadura. Normalmente, há um grupo de
moléculas orgânicas que se adsorvem ao metal e uma cadeia não-polar hidrofóbica
orientada perpendicular a esta superfície (KEPLER et al., 2000; SMITH; VIRMANI, 2000;
MORRIS; VÁSQUEZ, 2001; ARAÚJO, 2004; NMAI, 2004; FREIRE, 2005).
Como exemplos de inibidores orgânicos podem ser citados as aminas, os
ésteres solúveis em água, o benzoato de sódio, o benzotriazol, o formaldeído e os ácidos
carboxílicos solúveis em água (GONÇALVES et al., 2003; NMAI, 2004).
a. Inibidores orgânicos sintéticos
Existem no mercado algumas marcas de inibidores comerciais produzidos
artificialmente. Segundo Genovez (2002), os inibidores em fase vapor foram assim
designados inicialmente segundo a sua propriedade físico-química como VPI (“Vapor Phase
Inhibitor” - Inibidor por fase vapor) e, por conseguinte através de uma designação mais
relacionada ao seu lado aplicativo, foi designado de IVC, Inibidor Volátil de Corrosão, mais
comumente conhecido no mercado como VCI (Volatile Corrosion Inhibitor).
Os inibidores voláteis de corrosão são geralmente compostos por sais derivados
de aminas, podendo ainda ser de derivados de sais orgânicos e inorgânicos que se
adsorvem à superfície metálica e inibem a corrosão do material metálico (GENTIL, 1996;
GENOVEZ, 2002; ARAÚJO, 2004; DOCTORS, 2006).
O VCI inibe a ação corrosiva devido à formação de uma película invisível e
monomolecular protetora sobre a superfície do metal (GENTIL,1996; GENOVEZ, 2002;
DOCTORS, 2006). A Figura 3.2 apresenta o esquema de ação do VCI em superfície
metálica. Este meio de proteção é muito utilizado quando é necessária a proteção contra a
corrosão de materiais metálicos em embalagens fechadas nos processos de
armazenamento e transporte sem uso de óleos protetivos ou graxas (GENTIL,1996;
GENOVEZ, 2002).
29
Figura 3.2- Esquema da ação do VCI em superfície metálica (GENOVEZ, 2002).
b. Inibidores orgânicos naturais
De uma forma geral, esforços consideráveis são empregados para encontrar
produtos químicos adequados para serem usados como inibidores de corrosão. Dentre os
inibidores mais conhecidos estão os compostos inorgânicos, sendo que alguns são
potencialmente tóxicos. Por essa razão e em função da exigência crescente de desenvolver
processos e usar produtos químicos não agressivos ao meio ambiente, o emprego de
produtos naturais como inibidores tem aumentado consideravelmente nos últimos anos
(FORNAZARI et al., 2006).
Algumas investigações tem sido feitas recentemente sobre o uso de substâncias
naturais para a inibição de corrosão dos metais em ambientes ácidos. Pesquisas de
substâncias naturais inibidoras da corrosão têm atraído uma atenção considerável porque
elas possuem um baixo custo, são propícias ecologicamente e não constituem uma ameaça
ao ambiente.
Em estudos realizados por Gomes (1999), em inibidores naturais de corrosão
extraídos de vegetais tropicais, utilizaram-se cascas de manga (Mangífera inidica L.),
abacate (Perfea americana L.) e folhas de repolho (Brassica oleracea L.). As extrações
sucessivas foram realizadas à quente nos materiais moídos, utilizando-se solventes com
crescente polaridades
1
e corpos de prova de aço 1020 de 1 cm de área. Os extratos
aquosos e etanólicos mostraram a presença de substâncias com ação inibidora quando
utilizou-se ácido sulfúrico como agente corrosivo. Os resultados de eficiência de inibição
encontrados para os extratos da manga, abacate e repolho foram 81%; 80% e 71%,
respectivamente, para tempo de exposição de 75 minutos, medidos por perda de massa.
Ainda, verificou-se também que a ação inibidora do extrato de manga extraído diretamente
1
Solventes com polaridades crescentes são substâncias que permitem a dispersão de outra
substância em seu meio. Os líquidos mais utilizados como solventes são classificados de acordo com
suas polaridades, conforme valores dos momentos de dipolo
moleculares ou das constantes
dielétricas dos líquidos (ε). São exemplos de solventes de polaridade elevada (a água e o
etilenoglicol), média (metanol, etanol e acetona) e baixa (hexano, ciclohexano, benzeno, tolueno,
tetraclorometano, clorofórmio, diclorometano e éter etílico).
Papel VCI
Vapor VCI
Película
Protetiva VCI
Metal
30
com água a 80°C, tinha uma eficiência de 69%, quando se utilizava ácido sulfúrico. Os
resultados obtidos com a espectroscopia de impedância eletroquímica, microscopia óptica e
eletrônica de varredura mostraram que as substâncias inibidoras da corrosão são
adsorvidas na superfície metálica. O espectro infravermelho e a ressonância magnética
nuclear indicaram que as espécies ativas contêm carboxilas, carbonilas e hidroxilas, que
podem ligar-se à superfície. Quando analisou-se o efeito da temperatura no extrato da
manga conclui-se que o mesmo é eficiente até 40°C. Os resultados obtidos neste trabalho
indicam a boa aplicabilidade do extrato destes vegetais, podendo ser utilizados
comercialmente como inibidores de corrosão.
Das plantas extraem-se inclusive as suas folhas e tubérculos. Suas propriedades
inibidoras têm sido extensamente examinadas pelos seguintes pesquisadores: ZAKVI;
MEHTA, 1988; LOTO, 1990; EKPE et al., 1994; EBENSO et al., 1996, 2004; VERMA;
MEHTA, 1998, 1999; SAKTHIEVEL et al., 1999; RAMESH et al., 2001; EL-ETRE, 2003;
CRIVELARO, 2002; AVWIRI; IGHO, 2003; MULLER, 2004; OBOT et al., 2006. O efeito
inibidor de algumas soluções de plantas tem sido atribuído à presença de tanino em seus
constituintes químicos (MARTINEZ, 2002; OBOT et al., 2006).
b.1 Características dos taninos
Segundo Trugilho et al. (2003) os taninos são polifenóis de peso molecular
variado, solúveis em água e que têm a propriedade de precipitar proteínas. A sua fórmula
empírica varia com a sua composição podendo ser representada de forma aproximada por
C
76
H
52
O
46
.
Nas plantas, os taninos podem ser encontrados em raízes, flores, frutos, folhas,
cascas e na madeira, sendo que nestes dois últimos locais citados eles são encontrados em
maiores teores. Em algumas espécies alcança a concentração superior a 40% na casca
(PASTORE JÚNIOR, 1977; TRUGILHO et al., 2003).
Na Tabelas 3.1 são apresentados os resultados experimentais das eficiências de
filmes superficiais das soluções à base de tanino de diversas plantas (amostras de flores,
legumes, hortaliças e pequenos arbustos) analisadas e seus respectivos nomes científicos.
31
Tabela 3.1 - Eficiência dos filmes formados em solução preparada com amostras de flores,
pequenos arbustos, hortaliças e legumes (CRIVELARO, 2002).
Matéria-prima Nome popular Nome científico Eficiência (%)
Casca de árvore Acácia-negra
Acácia meanrsii
78
Casca de árvore Barbatimão
Stryphmodredin ronundifolium
72
Folha Erva-mate
Ilex paraguariensis
70
Casca de árvore Quebracho
Quebracho lorentzii
67
Folha Erva-cidreira
Melissa officinalis
63
Flor Camomila
Matricaria chamomilla
62
Rizoma Açafrão
Crocus sativus
62
Flor Pata-de-vaca
Bauhinia forficata
61
Flor Bico-de-papagaio
Euphorbia pulcherrima
58
Folha Alecrim
Rosmarinus officinalis
58
Folha Louro
Laurus nobilis
57
Folha Quebra-pedra
Phyllantus niruri
56
Flor Catuaba
Anemopaegma mirandum
55
Folha Espinheira-santa
Maytenus ilicifolia
54
Folha Hortelã
Mentha piperita
54
Folha Arruda
Ruta graveolens
54
Flor Calêndula
Calendula officinalis
51
Folha Salsinha
Petroselinum crispum
51
Folha Babosa
Aloe vera
50
Folha Manjericão
Ocimum basilicum
50
Flor Ipê roxo
Tabebuia avellanedae
46
Flor Azaléia
Rhododendron ferrugineum
40
Flor Painera
Chorisia insignis
35
Rizoma Angélica
Angélica archangelica
34
Flor Primavera
Bougainvillea
34
Os taninos são encontrados em muitos vegetais utilizados pelo homem na forma
de ervas medicinais, na alimentação e fabricação de bebidas. Eles contribuem para o sabor
adstringente em comidas e bebidas, como o presente em vinhos tintos, chás e frutas verdes,
e ainda conferem as cores que existem nas flores e folhas que caem das árvores no outono.
Alguns pesquisadores afirmam que os taninos servem para proteger as plantas contra os
herbívoros e as doenças patogênicas, além de possuírem também função fungicida e
bactericida em qualquer solução que contenha seus componentes, desempenhando papel
moderador nas oxidações de substâncias antiorgânicas e antifermentativas (BERNAYS et
al., 1989; HARBONE et al., 1991; QUEIROZ et al., 2002; TRUGILHO et al., 2003).
Em termos de estrutura química, os taninos são classificados em dois grupos:
taninos hidrolisáveis e proantocianidinas (taninos condensados).
Os taninos hidrolisáveis consistem de ésteres de ácidos gálicos e elágicos
glicosados, formados a partir do chiquimato, onde os grupos hidroxila do açúcar são
32
esterificados com os ácidos fenólicos. Estes taninos não são muito comuns em madeiras
quando comparados aos taninos condensados. Ainda podem ser divididos em galotaninos e
elagitaninos, que produzem respectivamente ácido gálico, e elágico após a hidrólise. A
Figura 3.3 apresenta os exemplos de galotaninos e elagitaninos (NASCIMENTO; MORAIS,
1996; QUEIROZ et al., 2002; TRUGILHO et al., 2003; MONTEIRO; AMORIM, 2005).
Os taninos condensados apresentam a estrutura formada pela ligação de uma
série de monômeros de unidades flavan-3-ol e/ou flavan-3,4-diol, produtos do metabolismo
do fenilpropanol. Esta ligação ocorre entre os quatro carbonos de uma estrutura e oito da
outra. Algumas variações podem ocorrer por diferentes números de monômeros ligados,
pela posição de ocorrências das ligações, pelo padrão de oxigenação nos anéis A e B da
unidade flavan-3-ol e pela estereoquímica dos substituintes do anel C. A ocorrência dos
taninos condensados é comum em angiospermas e gimnospermas, principalmente em
plantas lenhosas. Na Figura 3.4, mostra-se a estrutura de um tanino condensado muito
comum, a procianidina (QUEIROZ et al., 2002; TRUGILHO et al., 2003; MONTEIRO;
AMORIM, 2005).
Figura 3.3- Taninos hidrolisáveis (QUEIROZ et al., 2002).
33
Figura 3.4- Fórmulas estruturais: a) um flavonóide genérico; b) flavan-3-ol e procianidina
(tanino condensado) (QUEIROZ et al., 2002).
Em análises realizadas por Crivelaro (2002), em taninos presentes em
componentes de plantas, como cascas, folhas, flores e frutos de espécies existentes na
região metropolitana da cidade de São Paulo, e também lignina como aditivo na argamassa,
onde procurou-se avaliar o efeito nos comportamentos relativos à corrosão concluiu-se que
os corpos-de-prova com tanino como aditivo na argamassa apresentaram uma sensível
melhora na resistência à corrosão em comparação aos corpos-de-prova sem qualquer
aditivo e àqueles com aditivo de lignina na argamassa, além de ter diminuído a
permeabilidade e aumentado a resistividade da argamassa. Além disso, observou-se ainda
que, a proteção da superfície por tratamento em soluções contendo tanino, particularmente
da Acácia-negra como fonte, resultou em uma melhoria representativa na resistência à
corrosão das barras de aço testadas ao longo de um ano de ensaio. Considerando o baixo
custo, facilidade de aplicação e baixa toxidade deste tratamento, este apresenta-se como
um método de proteção de alta potencialidade para uso imediato.
3.3.2 Inorgânicos
Os nitritos são os inibidores inorgânicos mais conhecidos, e são estudados
desde a década de 50. Como inibidores inorgânicos podem ser citados o nitrito de sódio e
cálcio, o cloreto estanhoso, o cromato de potássio, o molibdato de sódio e o fluorfosfato de
sódio (SMITH; VIRMANI, 2000; ARAÚJO, 2004).
3.4 MECANISMO DE AÇÃO DOS INIBIDORES DE CORROSÃO
Os inibidores orgânicos adsorvem-se na superfície da armadura, reagindo e
formando uma película protetora de óxidos. Desde 1950 está comprovado que, o principal
34
Inibidor anódico
log i
E
a, 0
E
c, 0
log i
log i
E
c, 0
E
a, 0
E
c, 0
Inibidor catódico
E
a, 0
Inibidor misto
mecanismo de ação dos inibidores de corrosão orgânicos está relacionado à adsorção dos
íons ao metal, e em segundo nível a influência dos compostos provenientes da reação,
como principais fatores para explicar esse mecanismo tem-se a estrutura do metal e o
potencial na sua superfície. Já os inibidores de corrosão, anódicos, tais como os nitritos
atuam principalmente tornando o meio mais oxidante o que favorece a formação da película
de óxido passivante (LIMA, 1996; RIBEIRO, 2001).
Em decorrência, da necessidade da película de proteção estar em constante
manutenção, é necessário utilizar os inibidores, que são um artifício eficaz empregado para
facilitar a manutenção desta camada de passivação, impedindo a dissolução dos íons
metálicos na água intersticial do concreto, prevenindo assim, o início da corrosão (LIMA,
1996; RIBEIRO, 2001).
Baseando-se nos mecanismos pelos quais a inibição da corrosão é promovida a
National Association of Corrosion Engineers (NACE), classifica os inibidores no mercado
em: inibidores catódicos, anódicos e mistos.
Segundo Lima (1996), um inibidor anódico aumenta a polarização anódica e, por
conseguinte, desloca o potencial de corrosão na direção positiva (Figura 3.5 a); assim, um
inibidor catódico desloca o potencial de corrosão em direção a região mais negativa (Figura
3.5 b). Já, os mistos provocam pequenas variações nos dois sentidos e sua forma de
atuação predominante é determinada pelo efeito relativo nas direções anódica e catódica
(Figura 3.5 c).
(a) (b) (c)
Figura 3.5- Ação dos inibidores de corrosão: (a) inibidores anódicos: cromatos, nitritos, orto-
fosfatos, silicatos e benzoatos; (b) inibidores catódicos: sulfato de zinco, poli-
fosfatos; (c) inibidores mistos: inibidores orgânicos contendo nitrogênio e/ou
enxofre (Adaptado de WRANGLÉN, 1972; LIMA, 1996; SALVADOR, 2002).
3.4.1 Inibidores anódicos
Os inibidores anódicos são aqueles que atuam reprimindo as reações anódicas,
ou seja, retardam ou impedem a reação do ânodo. De uma forma geral, este tipo de inibidor,
funciona reagindo com o produto de corrosão inicialmente formado, dando origem a um
filme aderente e extremamente insolúvel na superfície do metal, ocorrendo a polarização
anódica (GENTIL,1996; BENTUR et al., 1997; BATIS; PANTAZOPOULOU, 2000; KEPLER
Sem Inibidor
Sem Inibidor
Sem Inibidor
35
et al., 2000; MEDEIROS et al., 2002; SALVADOR, 2002; BALLES, 2004; DOUCHE-
PORTANGUEN et al., 2005; FREIRE, 2005; ABRACO, 2006; MUNDO QUÍMICO, 2006).
Na Figura 3.6 observa-se o diagrama de polarização, verifica-se que a
polarização anódica é aumentada com o deslocamento do potencial de corrosão para
valores mais positivos.
Figura 3.6- Diagrama de polarização: ação do inibidor anódico (a) com inibidor; (b) sem
inibidor (Adaptado de GENTIL, 1996).
Segundo Alonso (1986), os inibidores anódicos são os mais eficazes que os
catódicos, sendo esta a principal razão pela maior utilização deste tipo de inibidor.
Como exemplo de inibidores anódicos podem ser citados os nitritos que são os
mais utilizados, uma vez, que apresentam uma maior eficácia para inibir a ação corrosiva
dos íons cloretos sobre as armaduras, e ainda apresentam resultados satisfatórios no que
tange a inibição da corrosão provocada por carbonatação (ALONSO, 1986; LIMA, 1996; GU;
BEAUDOIN, 1998; KEPLER et al., 2000; RIBEIRO, 2001; MEDEIROS et al., 2002; FREIRE,
2005). Também, podem ainda ser citados como inibidores anódicos, substâncias como
hidróxidos, carbonatos, silicatos, boratos e fosfatos terciários de metais alcalinos.
a. Nitrito de sódio
Segundo Gentil (1996), um inibidor anódico muito utilizado é o nitrito de sódio, o
qual oxida o ferro a uma película protetora e aderente de γ-Fe
2
O
3
. Os íons nitrito reagem
com os íons ferrosos, propiciando a formação da camada de passivação, que protege a
armadura dos agentes agressivos (CALLEJA; ANDRADE, 1974). A Equação 2 logo abaixo
mostra a reação do ferro com o nitrito de sódio:
2Fe + NaNO
2
+ 2H
2
O → γ-Fe
2
O
3
+ NaOH + NH
3
(Equação 3.1)
Os nitritos sofrem decomposição, em meio ácido, portanto devem ser usados
como inibidores somente em um meio neutro ou alcalino, de pH ≥ 7, para que possa evitar-
I’
cor
I’’
cor
(
a
)
(
b
)
E’’
cor
E’
cor
I
E
36
se a reação de decomposição conforme mostra a Equação 3 (ALONSO, 1986; GENTIL,
1996).
2NO
2
-
+ 2H
+
→ 2HNO
2
→ H
2
O + NO + NO
2
(Equação 3.2)
Os nitritos ao sofrerem oxidação para nitrato, perdem a sua ação inibidora:
NO
2
- + ½ O
2
→ NO
3
-
(Equação 3.3)
Segundo pesquisas realizadas por Andrade (1992), quando se tem um ataque
por cloretos, a relação [NO
2
-
]/[Cl
-
] deve ser superior a 1. Contudo, não há um consenso
quanto ao valor exato desse parâmetro. O que se sabe é que abaixo de certo teor do íon
nitrito na solução do poro, em meios contaminados por cloretos, a corrosão se desenvolve
de forma bastante acelerada (GONZÁLEZ et al., 1998). De forma prática, Cánovas (1988)
sugere que se deve tomar como referência a dosagem de nitrito de sódio, em relação à
massa de cimento, em função da agressividade do meio, conforme mostra a Tabela 3.2.
Tabela 3.2 -Teor de nitrito de sódio em relação à massa do cimento (CÁNOVAS, 1988).
Grau de Agressividade Dosagem (%)
Meios poucos corrosivos 1
Meios medianamente corrosivos 2
Meios fortemente corrosivos 3
Meios altamente corrosivos 4
A partir da análise de custos do emprego de nitrito de sódio como inibidor de
corrosão em estruturas de concreto armado, em pesquisas realizadas por Medeiros et al.,
(2002), o referido autor concluiu que para a concentração de 3% em relação à massa de
cimento (considerada suficiente do ponto de vista técnico-científico), é viável
economicamente a sua utilização, principalmente quando se necessita de um aumento da
vida útil da estrutura, como no caso de pontes e viadutos (Tabela 3.3).
37
Tabela 3.3 - Análise de custo do emprego do nitrito de sódio como inibidor de corrosão em
estruturas de concreto armado (MEDEIROS et al., 2002).
Traço 1 Traço 2
1,00:1,15:2,85 1,00: 2,00: 4,00
a/c = 0,53 abatimento
(90± 10 mm)
a/c = 0,74 abatimento
(90± 10 mm)
Consumo de Cimento
(Kg/m
3
)
428 308
Preço de concreto por m
3
(sem nitrito de sódio)
US$
49,36 38,51
Preço de concreto por m
3
(1% de nitrito de sódio)
US$
65,77 50,32
Preço de concreto por m
3
(2% de nitrito de sódio)
US$
82,17 62,12
Preço de concreto por m
3
(3% de nitrito de sódio)
US$
98,58 73,93
Preço de concreto por m
3
(4% de nitrito de sódio)
US$
114,99 85,74
b. Nitrito de cálcio
O nitrito de cálcio é um inibidor anódico que altera as propriedades químicas
superficiais do aço. Em geral, pode-se afirmar que o nitrito de cálcio auxilia a camada
natural de passivação a não se dissolver para formar íons complexos com os íons
agressivos (HELEBA; WEIL, 1991; GIRÈIENË et al., 2005; GROCHOSKI, 2006).
O nitrito de cálcio age quimicamente de três modos (HELEBA; WEIL, 1991):
a) Oxidando os óxidos ferrosos a férricos (condição de passivação);
b) O ânion nitrito adsorve quimicamente à superfície do aço, fortalecendo
assim a camada de passivação;
c) Defeitos na camada de passivação são revestidos com íons nitrito,
existindo assim uma menor suscetibilidade ao ataque por íons
agressivos.
Várias pesquisas relatam que o nitrito de cálcio inibe a corrosão pela reação com
38
os íons ferrosos (Fe
2+
), formando um filme de óxido de ferro (Fe
2
O
3
) em volta do ânodo,
segundo a reação química apresentada na Equação 3.4, porém seu mecanismo de
funcionamento ainda é controverso (GIRÈIENË et al., 2005; GONZÁLEZ et al., 1998; NMAI
et al., 1992; ROSENBERG; GAIDIS, 1979; SARICIMEN, et al., 2002; SMITH; VIRMANI,
2000).
2Fe
2+
+ 2OH
-
+ 2NO
2
-
→ 2NO + Fe
2
O
3
+ H
2
O (Equação 3.4)
A produção comercial do nitrito de cálcio, em geral, ocorre na forma de uma
solução estável com mais de 40% de sólidos dissolvidos, o que torna o seu uso mais
atrativo como inibidor de corrosão no concreto (BERKE; ROSENBERG, 1990; SARICIMEN,
et al., 2002). Contudo, pode-se também utilizar o inibidor na forma de pó, incorporado ao
concreto durante sua produção. Os teores mais utilizados de nitrito de cálcio como inibidor
de corrosão estão entre 2% e 4%, relativos à massa de cimento, conforme a aplicação
(RAMACHANDRAN, 1984; FREIRE, 2005). A Tabela 3.4 mostra a dosagem necessária de
nitrito de cálcio para proteger a armadura da corrosão por diferente conteúdo de íons
cloretos (BENTUR et al., 1997).
Tabela 3.4 - Dosagem do Nitrito de Cálcio (BENTUR et al., 1997).
Dosagem de nitrito de cálcio (l/m
3
)
Nível de concentração de íons cloretos
na armadura (%)
10 3,6
15 5,9
20 7,7
25 8,9
30 9,5
Em 1980, inúmeros estudos foram realizados sobre as propriedades inibidoras
do nitrito de cálcio. Os primeiros resultados em larga escala foram difundidos em 1983 pela
Federal Highway Administration (FHWA) (VIRMANI et al., 1983), onde se concluiu que
apesar da FHWA utilizar uma relação a/c maior que 0,5 e adicionar cloretos na água de
amassamento, o nitrito de cálcio pôde prover mais do que uma simples condição para
reduzir a magnitude do grau de corrosão, sendo, portanto, uma ação efetiva para as
relações de [Cl
-
]/[NO
2
-
] inferiores a 1; para valores maiores que 1, não há garantias da
eficácia de proteção do inibidor. A partir de estudos realizados por Smith e Virmani (2000),
verificou-se que para relações entre as concentrações de cloreto e nitrito variando de 0,3 a
1,1, a taxa de corrosão foi reduzida por um fator de aproximadamente 10 (ANN et al., 2006;
GONZÁLEZ, et al., 1998; SMITH; VIRMANI, 2000; VIRMANI et al., 1983). Lima (1996)
afirma que para concentrações onde a relação [Cl
-
]/[NO
2
-
] possua uma quantidade suficiente
39
de íons nitrito (inferior a 1), a reação de inibição ocorre rapidamente, restituindo a camada
de passivação através da precipitação de óxidos férricos.
O nitrito de cálcio é muito utilizado em todo o mundo, principalmente nos
Estados Unidos, Japão e Europa, porém as pesquisas sobre o seu mecanismo de
funcionamento não acompanham bem a sua utilização (CRIVELARO, 2002). No Brasil seu
uso é limitado em função da dificuldade de compra baseada no controle de fabricação de
explosivos.
3.4.2 Inibidores catódicos
Os inibidores catódicos atuam reprimindo as reações catódicas. São substâncias
que fornecem íons metálicos capazes de reagir com a alcalinidade catódica, produzindo
compostos insolúveis. Esses compostos insolúveis envolvem a área catódica e dificultam a
difusão do oxigênio e a condução de elétrons, inibindo dessa forma o processo catódico.
Essa inibição provoca acentuada polarização catódica, como mostra a Figura 3.7.
Figura 3.7- Diagrama de polarização: ação de inibidor catódico. (a) com inibidor; (b) sem
inibidor (GENTIL, 1996).
Os inibidores catódicos controlam a corrosão deslocando o potencial de corrosão
a valores mais negativos, além de aumentar o pH do meio e atenuar a solubilidade do íon
ferro (GU; BEAUDOIN, 1998). Dentre os inibidores catódicos conhecidos, os mais eficientes
são os sulfitos, as hidracinas, os sais de cálcio e magnésio, o óxido de alumínio, os
hidróxidos de sódio e os carbonatos de sódio (ABRACO, 2006; BENTUR et al., 1997; LIMA,
1996; RIBEIRO, 2001).
Os sulfatos de zinco, magnésio e níquel são utilizados como inibidores
catódicos, uma vez que os íons Zn
2+
, Mg
2+
e Ni
2+
formam com as hidroxilas, OH
-
, na área
catódica, os respectivos hidróxidos insolúveis: Zn(OH)
2
, Mg(OH)
2
e Ni (OH)
2
, interrompendo
ou dificultando o processo corrosivo (ABRACO, 2006; FREIRE, 2005; GENTIL, 1996;
RIBEIRO, 2001).
(
a
)
(
b
)
I
I’
cor
I’’
cor
E’
cor
E’
cor
E
40
Apesar dos argumentos positivos colocados anteriormente para os inibidores
catódicos, um fato concreto é que esse tipo de inibidor não é largamente utilizado. Uma das
prováveis razões para que isso ocorra é que os produtos de reação dos inibidores catódicos
não aderem à superfície do metal tão firmemente como no caso dos inibidores anódicos, o
que os tornam menos efetivos (GRIFFIN, 1978).
3.4.3 Inibidores mistos
Os inibidores mistos são também mencionados como de adsorção. Eles
funcionam como películas protetoras, podendo ser adsorvidos tanto na superfície do metal
quanto na película passivadora, formando assim uma camada contínua e protetora apta a
proteger tanto as áreas catódicas quanto as anódicas. Portanto, tem-se um efeito maior que
a soma dos seus efeitos individuais, ou seja, substâncias anódicas e catódicas (BATIS;
PANTAZOPOULOU, 2000; CARDOSO et al., 2005; DOUCHE-PORTANGUEN, 2005;
FREIRE, 2005; GENTIL,1996; RIBEIRO, 2001).
Segundo Gu et al. (1998), os inibidores mistos interferem tanto nas reações
anódicas quanto nas catódicas, podendo provocar o deslocamento do potencial de corrosão
em ambas as direções, ou seja, o potencial de corrosão pode ser alterado para direção
negativa ou positiva.
Há algumas substâncias que têm a capacidade de constituir películas protetoras,
interferindo na atividade eletroquímica. Nesse grupo estão incluídas substâncias orgânicas
com grupos fortemente polares, que dão lugar à formação de películas por adsorção. Dentre
elas podem ser citadas os colóides, aldeídos, aminas, compostos heterocíclicos
nitrogenados, polifosfatos e uréia (CARDOSO et al., 2005; GENTIL,1996; KEPLER et al.,
2000).
Conforme Gentil (1996), as películas de proteção ocasionadas pelos inibidores
mistos são afetadas por vários fatores, tais como velocidade do fluido, volume e
concentração do inibidor usado, temperatura do sistema, tipo de substrato, tempo de contato
entre o inibidor e a superfície de contato e a composição do fluido do sistema.
De acordo com estudos realizados por Nmai (2004) sobre inibidores orgânicos
mistos, quando estes são adicionados primeiramente ao concreto, os ésteres tornam-se
hidrolisados pela solução de poros alcalina formando o ácido carboxílico e seu
correspondente álcool. Esta reação, sob condições alcalinas, é favorável e não é facilmente
reversível. A reação ocorre como mostra a Equação 3.5, onde R e R’ representam diferentes
radicais de hidrocarbonetos.
RCOOR’+ OH
-
→ RO
2
-
+ R’OH
(Equação 3.5)
(éster) (base) (ânion ácido) (álcool)
41
O ânion carboxílico é rapidamente convertido no concreto para sais de cálcio
insolúvel do ácido graxo. A formação dos ácidos graxos e os sais de cálcio promovem uma
camada hidrofóbica dentro dos poros. Isto causa um ângulo reverso de contato cujas forças
de tensão na superfície passam a “empurrar” a água para fora do poro. A redução do
diâmetro dos poros, induzida pelo sal de cálcio hidrofóbico, também reduz a migração de
espécies aquosas ao longo da matriz de poro capilar. Como o aditivo é uniformemente
distribuído por todo o concreto durante a operação de mistura, ele se torna uma fração da
pasta e as suas propriedades hidrofóbicas são distribuídas por toda a matriz. Daí provém a
inibição de corrosão passiva (que ocorre nos primeiros momentos após a cura do concreto e
se mantém a posteriori, paralelamente ao outro efeito inibidor de adsorção de filmes na
superfície metálica) pelo aumento do tempo necessário para que os cloretos possam atingir
o teor limite crítico na superfície da armadura do concreto (NMAI, 2004).
A seguir, são feitas considerações sobre dois tipos de inibidores mistos, as
aminas e os taninos.
a. Aminas
Os inibidores de corrosão da armadura do concreto de base aminas são
inibidores do tipo misto, uma vez que interferem nas regiões anódicas e catódicas. Estes
inibidores são adsorvidos pelas superfícies metálicas, formando uma película orgânica
protetora, prevenindo assim do contato com o meio corrosivo.
A primeira vantagem apresentada pelas aminas é a sua propriedade
detergência, que eventualmente possibilita a remoção de produtos de corrosão já existentes,
permitindo, dessa forma, contato essencial do inibidor com a superfície metálica (FREIRE,
2005; GENTIL, 1996; RIBEIRO, 2001).
Além das aminas formadoras de película, existem ainda aquelas que são
neutralizadoras (aminas voláteis), que neutralizam a acidez do ácido carbônico (GENTIL,
1996).
b. Taninos
Os taninos interagem com produtos de corrosão do ferro, como os íons ferrosos
e férricos. Nessas soluções ferruginosas, ele é considerado um agente conversor de
ferrugem, modificando a composição e a estrutura dos produtos de corrosão. Alguns
pesquisadores costumam chamar os taninos de estabilizadores de ferrugem, em vez de
conversores. O mecanismo detalhado das reações das soluções contendo tanino com os
produtos de corrosão sobre barras de aço é ainda pouco conhecido e a literatura existente a
esse respeito é também contraditória (CRIVELARO, 2002; GUST; BOBROWICZ, 1993;
42
MATAMALA et al., 1992).
O mecanismo químico é dependente do oxigênio, com o tanato de ferro sendo
formado nas áreas anódicas do metal, enquanto o hidrogênio é liberado nas áreas
catódicas. A principal causa da proteção seriam os filmes amorfos de tanato ancorados à
superfície metálica (na região anódica), formando uma barreira (CRIVELARO, 2002;
RASTREPIN; BAZHMIN, 1967). Existem algumas possibilidades propostas para os
mecanismos das reações envolvendo os taninos, conforme descrição a seguir:
• Em estudos realizados por Francis e Ross (1978), utilizando análise de microsonda
eletrônica, constatou-se que o tanato de ferro continha uma porcentagem pequena
de ferro, ou seja, uma unidade de Fe
3+
para quatro unidades de estrutura flavonóide.
Os íons Fe
2+
e Fe
3+
eram adsorvidos pela ferrugem umedecida com tanino, onde
ocorria a reação inibindo a reação anódica de dissolução ferro por meio da
insolubilização do ferro dissolvido. Observou-se que o tanato formado pela reação do
tanino com a ferrugem possuía a coloração negro-azulada. Neste caso, a ferrugem
possuía duas funções: segurar o tanato de ferro (III) em uma camada aderente e
servir como local de reação para os elétrons provenientes das áreas anódicas.
Durante a reação do tanino com a ferrugem, são formados muitos tanatos férricos.
Em pesquisas realizadas por Vachini (1985), confirmou-se que os produtos de
reação do tanino com os óxidos e o metal apresenta estrutura amorfa e sugeriu-se
que havia a formação de magnetita ao longo do período, através da redução dos
tanatos ferro, no entanto, a maioria da ferrugem não seria transformada e a ação dos
conversores poderia ser considerada como de natureza basicamente superficial.
Com o aumento do número de fases amorfas da ferrugem, esta se torna menos
porosa.
• Favre (1990) enfatiza a possível existência de dois mecanismos de reação
envolvendo o tanino. Para o primeiro mecanismo, a corrosão de Fe leva a formação
de íons Fe
2+
, que podem reagir com taninos formando um complexo de Fe (II). O
complexo Fe (II) seria oxidado por O
2
formando o complexo de Fe (III).
Alternativamente, os íons do Fe
2+
formados pela corrosão do ferro são capazes de
serem oxidados primeiro por O
2
a íons Fe
3+
que, ao reagirem com os taninos, formam
o complexo de Fe (III). Já para o segundo mecanismo, há uma reação química do
tanino com certos componentes da ferrugem. A concentração de Fe
2+
dentro da
ferrugem aumenta na presença de taninos. A lepidocrocita (γ-FeOOH) seria reduzida
a magnetita (Fe
3
O
4
) pelos taninos na presença de íons férricos e, por conseguinte,
os demais componentes da ferrugem conservar-se-iam inalterados. É importante
destacar-se que a magnetita é um óxido estável caracterizado por possuir forte
aderência ao metal, resultando, assim, em uma camada bastante impermeável que
43
causa a proteção.
• Uma última possibilidade para esses mecanismos é que as reações envolvendo
tanto o ferro quanto a ferrugem ocorram concomitantemente.
3.5 TEOR CRÍTICO
Os inibidores podem também ser classificado conforme a sua concentração
crítica, que é baseada na forma que o inibidor atua em concentração insuficiente para
proteger toda a superfície do metal (LIMA, 1996; VILORIA; VERA, 1994). Assim, sob este
aspecto, os inibidores podem ser classificados em inibidores seguros e inibidores perigosos,
conforme considerações a seguir.
3.5.1 Inibidores seguros
Os inibidores seguros (“safe inhibitor”) são aqueles que, quando em
concentrações insuficientes para proteção de toda a superfície do metal, provocam uma
corrosão uniforme, não causando danos localizados, provocando, portanto, somente um
sistema “não-inibido”. Os inibidores seguros reduzem a corrosão total sem aumentar sua
intensidade nas áreas desprotegidas (FREIRE, 2005; GROCHOSKI, 2006; LIMA, 1996;
MEDEIROS et al., 2002; RIBEIRO, 2001; SHREIR, 1979). São exemplos de inibidores
seguros, em geral, os do tipo misto.
Segundo Gentil (1996), os inibidores catódicos, em quaisquer que sejam as suas
concentrações, são considerados mais seguros se comparados aos anódicos.
3.5.2 Inibidores perigosos
Os inibidores perigosos (“dangerous”) são aqueles que, quando presentes em
concentrações insuficientes para proteger o metal, provocam uma forma de corrosão
localizada, isto é, por pites; em alguns casos, eles fazem com que a situação criada
apresente-se mais acentuada do que o sistema sem a presença de inibidor (FREIRE, 2005;
GROCHOSKI, 2006; LIMA, 1996; MEDEIROS et al., 2002; RIBEIRO, 2001; SHREIR, 1979).
Segundo Lima (1996), exemplos desse tipo de inibidor são os anódicos,
tipicamente o nitrito de sódio. Apesar da grande eficiência, tais inibidores possuem a grande
desvantagem de apresentarem a propriedade que os classifica como inibidores perigosos.
De acordo com Cánovas (1988) e Gentil (1996), quando se faz uso de inibidores
anódicos, deve-se ter o cuidado de usar uma quantidade adequada para a proteção, pois
para cada inibidor existe uma concentração crítica na solução acima da qual há inibição. Se
a concentração apresentar valor menor que a sua concentração crítica, o produto insolúvel e
44
protetor não se formam em toda a extensão da superfície a ser protegida, desencadeando,
dessa forma, uma corrosão localizada nas áreas não protegidas. Portanto, é necessário se
ter o cuidado de manter a concentração acima do valor crítico em todas as partes do
sistema.
Conforme pesquisas realizadas por Cartledge (1968), os íons molibdato
apresentam comportamento diferenciado de sua concentração na solução, podendo ser
chamado de um “inibidor perigoso” devido às suas características de atuação. Este inibidor
apresenta como particularidade o fato de possuir uma “concentração ótima”, acima e abaixo
da qual se têm comportamentos diferenciados, que são ineficazes (quanto à inibição da
corrosão) e danosos (pela formação de corrosão localizada). Essa concentração ótima é de
aproximadamente de 10
-3
M; no caso de concentrações maiores, a proteção é perdida,
causando danos inclusive superiores em relação ao caso de sua não-utilização A eficiência
desse inibidor é dependente unicamente de sua concentração, uma vez que ele atua por
adsorção na superfície do metal.
Na Figura 3.8, observa-se o efeito acelerador de pequenas concentrações
(inferiores a 10
-3
M) de íons molibdato, a partir de estudos realizados por Robertson (1951).
0
30
60
90
120
150
180
0,000000010
0,
0
00
0
0
0
1
0
0,0000010
0,000010
0,
0
0010
0
,0
01
0
Concentração inicial (moles por litro)
Corrosão (Relativo a água =
100)
Molibdato Tungstato
Figura 3.8 - Inibição de corrosão do aço por molibdato e tungstato (ROBERTSON, 1951).
3.6 COMPORTAMENTO
Os inibidores podem ainda ser caracterizado com base na sua habilidade em
passivar os metais. Em geral classificam-se em oxidantes e não oxidantes (GROCHOSKI,
2006; LIMA, 1996; SHREIR, 1979).
45
3.6.1 Inibidores oxidantes
Os inibidores oxidantes não requerem a presença de oxigênio dissolvido em uma
fase líquida para a manutenção do filme de passivação, composto por óxidos
(GROCHOSKI, 2006; LIMA, 1996; SHREIR, 1979).
3.6.2 Inibidores não oxidantes
Os inibidores não oxidantes requerem a presença de oxigênio dissolvido em uma
fase líquida para manutenção do filme de passivação, composto por óxidos (SHREIR, 1979;
LIMA, 1996; GROCHOSKI, 2006).
Como exemplos de inibidores não-oxidantes têm-se os orto-fosfatos,
benzotriazol e silicatos, que aumentam a alcalinidade do meio e, se a água for
suficientemente dura, formam-se filmes de CaCO
3
, óxidos de ferro e fosfatos (SALVADOR,
2002).
3.7 OUTRAS FORMAS DE INIBIÇÃO
Segundo Van Vlack (1970), a proteção da superfície de um objeto é,
possivelmente, o mais antigo dos métodos comuns de se evitar a corrosão. Portanto, além
dos inibidores até aqui abordados nesta pesquisa, podem-se ter ainda como métodos de
proteção do processo corrosivo os inibidores para proteção temporária e os revestimentos
protetores, tais como as pinturas anticorrosivas.
3.7.1 Proteção temporária
No caso de um material ser metálico ou possuir componentes metálicos, é
aconselhável que ele seja adequadamente protegido durante a sua fabricação, estocagem
ou transporte, uma vez que poderá sofrer corrosão antes mesmo da sua utilização, se
medida correta não forem tomadas. Entre os materiais sujeitos a esse problema estão: ferro
e peças de aço; zinco e peças galvanizadas; cobre e suas ligas; alumínio e suas ligas e a
prata (GENTIL, 1996).
As medidas usuais de proteção temporária contra corrosão podem ser
apresentadas do seguinte modo (SALES, 2004; WEXLER et al., 1992):
• Controle do meio ambiente (ventilação, desumidificação e controle das
impurezas do ar);
• Emprego de substâncias anticorrosivas formadoras de películas de
proteção (óleos protetores, graxas protetoras e outros);
46
• Uso de embalagem adequada, utilizando-se papéis impregnados com
inibidores de corrosão, inibidores voláteis e desidratantes (sílica gel,
alumina ativada, óxido de cálcio, etc.);
• Uso combinado das medidas anteriores.
O método de proteção usando protetores temporários baseia-se na obtenção de
uma película superficial, de fácil aplicação e remoção, a qual atua como uma barreira de
proteção, evitando a penetração de umidade e de substâncias agressivas. Comumente,
esses protetores são dissolvidos ou dispersos em solventes, de forma que facilite a sua
aplicação e que a película formada seja uniforme após a evaporação do solvente (GENTIL,
1996).
Nas formulações dos protetores temporários são usados componentes com
diferentes propriedades, tais como: materiais formadores de películas (óleos, graxas, ceras,
resinas e vaselina); solventes (água e solventes orgânicos); inibidores de corrosão
(compostos polares de enxofre e nitrogênio); agentes desaguantes
2
; e neutralizadores de
ácidos.
3.7.2 Revestimentos protetores
Os revestimentos protetores são utilizados para aumentar a durabilidade das
estruturas, podendo proteger as construções recém executadas e também as estruturas já
existentes em programa de manutenção de obras deterioradas (UEMOTO et al., 1995).
A pintura é o principal meio de proteção das estruturas metálicas. As tintas são
compostas basicamente de pigmentos (suspensões homogêneas de partículas sólidas),
veículo ou aglutinador (resina), diluente (solvente ou água), cargas e aditivos. Tais
revestimentos protetores são películas aplicadas sobre a superfície metálica que dificultam o
contato da superfície com o meio corrosivo, minimizando a sua degradação pela ação do
meio. O principal mecanismo de proteção dos revestimentos é por barreira, entretanto,
dependendo da sua natureza, poderá também proteger por inibição anódica ou por proteção
catódica (ABRACO, 2006; CRIVELARO, 2002; PANNONI, 2002; VEDACIT, 2006).
As tintas podem ser classificadas em termoplásticas e termofixas. As tintas
termoplásticas são tipos de tintas que secam simplesmente pela evaporação dos solventes.
Essas tintas possuem a característica de secagem reversiva, pois quando é aplicada a
2
Agentes desaguantes são fluidos que se depositam sobre a superfície metálica formando uma
película protetora cerosa seca por evaporação de solventes. São produtos indicados para proteção
intermediária e final de peças. Como exemplo destes produtos tem-se a vasta linha Liovax baseada
em parafinas oxidadas e seus derivados, sulfonados naturais e sintéticos. A linha abrange todos os
tipos de aplicações, desde formadores de películas protetoras (Liovax 606, Liovax 616 e Liovax
616/50) e desaguantes (Liovax 2820 e Liovax 913) até aditivos básicos de formulações
antiferruginosas (Liovac Zn11 e Liovac 182).
47
segunda demão (segunda camada de tinta), a primeira demão (primeira camada de tinta)
amolece, devido à presença do solvente, havendo uma fusão entre as camadas, sendo que
as duas camadas secam novamente adquirindo todas as propriedades iniciais. Elas são
facilmente removidas com solventes. Já, as tintas termofixas são bicomponentes, que
polimerizam após a sua aplicação Elas têm a secagem ou cura baseada em reações
químicas: promovida por meio de catalisadores ou fornecimento de calor. Ainda possuem
excelente resistência físico-química e são muito difíceis de serem removidas por solventes
ou removedores (PANNONI, 2002; CRIVELARO, 2002).
O tempo de proteção dado por um revestimento depende do seu tipo (natureza
química), das forças de coesão e adesão, da sua espessura e da permeabilidade à
passagem do eletrólito através da película. Influenciará também, nesse tempo referido, o
mecanismo de proteção. Assim, se a proteção é somente por barreira ou retardamento do
movimento iônico, tão logo o eletrólito chegue à superfície metálica, iniciará o processo
corrosivo, enquanto que, se houver um mecanismo adicional de proteção (inibição anódica
ou proteção catódica), haverá um prolongamento da vida do revestimento. Dessa forma, a
falha do revestimento dá-se sempre por corrosão embaixo da película, com exceção dos
casos em que a própria película é atacada pelo meio corrosivo ou danificada por ações
mecânicas (ABRACO, 2006; CRIVELARO, 2002).
A duração de um revestimento pode ser ampliada quando ele possui pigmentos
inibidores, como é o caso das tintas de fundo contendo zarcão, cromato de zinco, fosfato de
zinco, dentre outros, os quais conferem um mecanismo de inibição anódica (Figura 3.9).
Outra forma de ampliar a vida de um revestimento é quando ele possui um mecanismo
adicional de proteção denominado proteção catódica. Neste caso, forma-se uma pilha
galvânica entre o metal de base e o metal ou pigmento metálico do revestimento. Este fato
ocorre quando se utiliza um revestimento metálico constituído de metal menos nobre do que
o metal-base a se proteger, como, por exemplo, as tintas com pigmentos de zinco
(ABRACO, 2006; PANNONI, 2002; VEDACIT, 2006).
Figura 3.9- Revestimento polimérico inibidor de corrosão: “Primer” anticorrosivo à base de
zinco para metais (VEDACIT, 2006).
48
Conforme pesquisas realizadas por Smith e Virmami (1996) em tintas à base de
resina epóxi aplicadas em diversas pontes de concreto, os referidos autores concluíram,
após levantamento estatístico, que em 81% das pontes que possuíam as barras pintadas
não havia indícios de corrosão. Nos casos em que se constatou corrosão, esta se dava de
forma localizada e em pequenas proporções. Mesmo nos locais onde o concreto se
encontrava deteriorado, com elevado teor de cloretos, a barra de aço encontrava-se
protegida pelo sistema de pintura, podendo constatar-se que não havia desencadeamento
de processo corrosivo.
3.8 MÉTODOS DE APLICAÇÃO NO CONCRETO
Os aditivos inibidores são muito empregados como método preventivo, todavia,
existem produtos industrializados próprios para a inibição da corrosão que são aplicados na
superfície do concreto armado que já se encontre afetado pela corrosão (por meio do
método de impregnação) (CALLEJA; ANDRADE, 1974; LIMA, 1996; MAEDER, 1996;
ORMELESSE et al., 2005; ZERUST, 2006).
Os nitritos, por exemplo, são adicionados ao concreto fresco ou endurecido por
projeção e injeção. O MFP (monofluorfosfato de sódio), por sua vez, é aplicado no concreto
fresco e endurecido por impregnação, assim como se faz para os inibidores orgânicos
classificados como voláteis, tanto no estado fresco como no estado endurecido (ARAÚJO,
2004).
Basicamente, então, os inibidores de corrosão podem ser aplicados ao concreto
por meio de duas formas: incorporados à massa da mistura fresca, durante a produção do
concreto; e aplicados por impregnação superficial no concreto endurecido.
3.8.1 Por incorporação à Massa do Concreto Fresco
As medidas que visam a durabilidade das estruturas de concreto armado estão
fortemente relacionadas à questão econômica. Em estudos realizados por Helene (1992), o
referido autor demonstra através da LEI DE SITTER, que o crescimento dos custos segue
uma progressão geométrica de razão cinco, sendo esta dividida em quatros períodos
(projeto, execução, manutenção preventiva em manutenção corretiva). Conforme a Figura
3.10, os custos crescem exponencialmente à medida que as ações e correções demoram a
ser realizada. Em função desse crescimento é que se vêem nos inibidores importantes
ferramentas de prevenção da corrosão; desde que sejam corretamente aplicados, estes
poderão reduzir o custo e aumentar o tempo inicial para a realização de uma intervenção.
49
Lei de evolução de custos de SITTER
Manutenção
Corretiva
Manutenção
Preventiva
Execução
Projeto
0
50
100
150
1234
Período de tempo
Custo relativo da intervenção
Custo
1 5 25 125
Projeto Execução
Manutenção
Preventiva
Manutenção
Corretiva
Figura 3.10- Lei de evolução dos custos - Lei de SITTER (HELENE, 1992).
Como método preventivo, os inibidores podem ser utilizados durante a
fabricação do concreto, adicionados à água de amassamento. Via de regra, a dosagem é
especificada em função da massa de cimento utilizada, sendo que, em tese, cada tipo
diferente de inibidor possui um teor ótimo a ser prescrito para uso no concreto, de modo a
se extrair dele a máxima eficiência.
A incorporação do inibidor na massa fresca do concreto é, na realidade, um
procedimento relativamente simples e que pode ser empregado em vários tipos de concreto,
porém é importante sempre existir uma compatibilidade entre os aditivos inibidores de
corrosão com os outros componentes da mistura. Não é necessário o uso mão-de-obra
especializada, contudo, a incorporação de aditivos ao concreto, especialmente na forma de
pó, exige um adequado controle da homogeneidade da mistura fresca, além de um rigoroso
cuidado com a sua dosagem (CALLEJA; ANDRADE, 1974; RIBEIRO, 2001).
Em pesquisas realizadas por Medeiros et al. (2002), onde se fez um estudo
comparativo com corpos-de-prova com e sem inibidor de corrosão, empregando ensaios de
corrosão acelerada com solução de cloreto de sódio, os referidos autores relatam que com o
emprego de uma baixa relação água/cimento associada ao uso de nitrito de sódio como
inibidor de corrosão, pode-se ter um aumento significativo da vida útil das estruturas de
concreto armado, evitando maiores gastos no futuro com serviços de recuperação estrutural,
que são bastante dispendiosos. Eles verificaram, para o uso de 2% de nitrito de sódio em
relação à massa de cimento, que houve um retardamento do início do processo de corrosão
das armaduras da ordem de 75% para o caso da relação água/cimento (a/c) 0,4 e de 100%
para o da relação a/c 0,7. Os resultados dos potenciais de corrosão mostraram que a
probabilidade de existir o processo de corrosão instalado, ou seja, de ocorrer a
despassivação das armaduras dos corpos-de-prova com relação água/cimento 0,4 era
50
sempre inferior ao dos corpos-de-prova com relação água/cimento 0,7, o que implica dizer
que quanto menor a relação água/cimento maior a proteção quanto à corrosão. Este
resultado já era esperado e é provocado pela redução da porosidade da pasta de cimento
do concreto. A Figura 3.11 apresenta a duração dos períodos de iniciação da corrosão para
todos os casos do estudo.
0
10
20
30
40
50
60
Referência
(a/c = 0,4)
Nitrito de
Sódio (a/c =
0,4)
Referência
(a/c = 0,7)
Nitrito de
Sódio (a/c =
0,7)
Séries de ensaio
Duração da fase de iniciação (dias)
Dias
Figura 3.11- Duração dos períodos de iniciação da corrosão para todos os casos do estudo em
que se avaliou o efeito do nitrito de sódio em concretos de relação a/c 0,4 e 0,7
(MEDEIROS et al., 2002).
Conforme estudos realizados por Lima (1996) com inibidores de corrosão à base
de nitrito de sódio, benzoato de sódio e molibdato de sódio, nos teores de 1%, 2%, 4% e 6%
(em relação à massa de cimento), verificou-se que a incorporação de nitrito de sódio altera
algumas propriedades dos concretos, argamassas e pastas, tais como: água da pasta
consistência normal, tempo de pega, calor de hidratação, expansibilidade, consistência,
resistência à compressão, abatimento do tronco de cone, teor de ar (da mistura fresca),
massa específica, absorção de água, índice de vazios, resistividade elétrica, tendência ao
surgimento de eflorescências, pH de soluções e tensão superficial. Contudo, aumenta a
resistência à corrosão. Os teores de 1% ou 2% de nitrito de sódio provavelmente não
apresentam modificações significativas nas propriedades do concreto quando de sua
utilização. Assim sendo, recomenda-se a utilização desses teores de 1% ou 2% de nitrito de
sódio, referentes à massa de cimento, com a finalidade de prevenir a corrosão de
armaduras na presença de cloretos. Já o molibdato de sódio em conjunto com o cimento
mostrou-se eficiente para a prevenção do desenvolvimento da corrosão em armaduras na
presença de cloretos, e os teores recomendados são de 1%, 2% ou 4%, visto que o teor de
6% em relação à massa de cimento apresentou alterações significativas em várias
propriedades analisadas.
51
3.8.2 Por Impregnação da Superfície do Concreto
Segundo Ribeiro (2001), a aplicação de inibidores de corrosão como técnica de
reparo pode ser feita através da aspersão ou aplicação através de rolo nas superfícies do
concreto, e ainda por argamassas com adição de inibidor (Figura 3.12 a e 3.12 b). Para o
caso específico da aplicação do inibidor na superfície do concreto, têm-se como
mecanismos de ação a penetração do inibidor por absorção capilar através das
microfissuras e da rede de poros ou por difusão, com uma futura repassivação da armadura
e racional controle do processo corrosivo. Contudo, é necessário que as moléculas do
inibidor tenham mobilidade suficiente para mover-se através da estrutura dos poros
capilares do cobrimento de concreto.
(a) (b)
Figura 3.12- Aplicação por impregnação da superfície do concreto: (a) aplicação; (b) como atua
(SIKA, 2006).
Alguns inibidores comerciais possuem a velocidade de penetração no concreto
de 2 a 20 mm por dia, formando uma camada por adsorção em volta da armadura, de 100 a
1000 angstrom de espessura (SIKA, 2006).
Conforme pesquisas realizadas por Tritthart (2003), utilizando inibidores
orgânicos base aminoálcool disponíveis comercialmente, verificou-se que a penetração
deste no concreto era entre 2,5 a 20 mm por dia dependendo da qualidade do concreto,
constatou-se ainda que os ingredientes ativos eram transportados não tão somente por
sucção capilar e difusão, mas também pela fase vapor. Na Figura 3.13, pode ser visto que a
solução do poro continha bem pouco aminoálcool após a aplicação.
52
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
0-10 15-25 30-40 45-55
Distância a partir da superfície (mm)
Concentração de aminoálcool
(mg/L)
relação a/c = 0,55 relação a/c = 0,7
Figura 3.13- Concentração de aminoálcool na amostra da solução do poro da pasta de cimento
após seis meses do referido inibidor (TRITTHART, 2003).
Em estudos realizados por Ribeiro (2001) em dois tipos de inibidores base nitrito
de sódio e amina comercialmente disponíveis, verificou-se que quando estes eram utilizados
como método de reparo, apesar da redução da velocidade e do potencial de corrosão,
apresentava-se menos eletronegativo após a aplicação destas substâncias, não foi
constatado um mecanismo de controle do processo corrosivo por parte dos inibidores
utilizados (Figuras 3.14 e 3.15). Os resultados apresentados mostraram altas velocidades e
potenciais de corrosão logo nas primeiras idades. Desta forma, constatou-se que nenhum
dos dois inibidores utilizados mostrou-se eficaz ao controle da corrosão como método de
reparo aplicado à superfície do concreto.
Figura 3.14- Visão aumentada em 10 vezes da armadura do corpo-de-prova Referência II com
aplicação de inibidor de base amina (RIBEIRO, 2001).
53
Figura 3.15- Visão aumentada em 40 vezes da armadura do corpo-de-prova Referência II com
aplicação de inibidor nitrito de sódio (RIBEIRO, 2001).
Andrade (1992) e Alonso et al. (1996) estudaram o desempenho do fluorfosfato de
sódio (Na
2
PO
3
F) como potencial inibidor da corrosão induzida por cloretos, analisando-o
quando ele era adicionado no momento da mistura e também quando era aplicado por
impregnação no estado endurecido. Foram utilizados corpos-de-prova de argamassa com
relações água/cimento de 0,4; 0,5 e 0,6; soluções saturadas de óxido de cálcio (pH = 12,6).
Conforme os resultados obtidos, os autores concluíram que o referido inibidor age de forma
semelhante aos inibidores anódicos, quando a corrosão das armaduras é provocada pelo
sal NaCl. Para controlar a corrosão de forma eficiente, constatou-se que é necessário que a
relação [PO
3
F
2-
]/[Cl
-
] seja preferencialmente maior ou igual a 1. Ainda pôde-se verificar que
quando o Na
2
PO
3
F penetra de forma eficaz através dos poros do concreto no estado
endurecido, ele interrompe ou restringe significativamente o processo corrosivo.
3.9 EFICIÊNCIA DOS INIBIDORES
A eficiência dos inibidores (Equação 3.6) pode ser determinada pela utilização
da seguinte expressão (DOCTORS, 2006; GENTIL, 1996; OBOT et al., 2006; WANG et al.,
2001):
100*
s
cs
f
T
TT
E
−
=
(Equação 3.6)
onde:
Ef = eficiência em porcentagem;
Ts = taxa de corrosão do sistema sem uso de inibidor;
Tc = taxa de corrosão do sistema com uso de inibidor.
Em geral, a eficiência do inibidor aumenta com o acréscimo da concentração do
inibidor; por exemplo, um inibidor de bom desempenho pode ter 95% de inibição com a
concentração de 0,008% e 90% com uma concentração de 0,004% (DOCTORS, 2006).
54
Obot et al. (2006) estudaram o efeito inibidor da Goma Arábica (GA) para a
corrosão do alumínio em meio alcalino. As concentrações de GA (inibidor) foram 0,1 g/l a
0,5 g/l e de NaOH foram de 0,1 M a 2,5 M, nas temperaturas de 30ºC e 40ºC. A Tabela 3.7
mostra os valores encontrados de eficiência de inibição (%), intensidade de cobertura da
superfície (θ) e taxa de corrosão (mdd
3
) da GA. Observa-se na Tabela 3.5 que a taxa de
corrosão do alumínio em NaOH diminui com a adição do inibidor comparado com o
referência. A taxa de corrosão também decresce com o aumento da concentração do
inibidor. Isto é uma indicação de que a GA mostra um significativo efeito inibidor da corrosão
do alumínio em meio alcalino.
Tabela 3.5 - Valores calculados da taxa de corrosão (mdd), eficiência de inibição e intensidade
de cobertura da superfície da Goma Arábica (OBOT et al., 2006).
Taxa de corrosão (mdd)
* 10
-3
Eficiência de inibição
(I%)
Intensidade de cobertura
da superfície (θ)
Concentração
de GA (g/l)
30 ºC 40 ºC 30 ºC 40 ºC 30 ºC 40 ºC
Sem 4,0 8,1 - - - 0,28
0,1 3,6 6,1 19,09 28,41 0,19 0,28
0,2 3,4 5,7 35,23 45,22 0,35 0,45
0,3 3,3 5,4 44,34 55,41 0,44 0,55
0,4 3,1 5,1 47,14 61,41 0,47 0,61
0,5 3,0 5,0 50,24 74,16 0,50 0,74
3.10 Influência dos inibidores nas propriedades do concreto
Desde a década de 50 têm-se realizados estudos referentes à avaliação da
influência de substâncias inibidoras de corrosão das armaduras, buscando quantificar a
influência delas no processo corrosivo. Contudo, têm-se poucos registros quanto à influência
nas propriedades de pastas, argamassas e concretos (LIMA, 1996).
A seguir serão apresentados aspectos gerais quanto à influência de alguns
inibidores nas propriedades físicas, químicas e mecânicas de materiais de base cimento.
3.10.1 Nitrito de cálcio
a) Resistência à compressão
Em geral, pode-se afirmar que o nitrito de cálcio, por comportar-se como um
acelerador de pega e de endurecimento, apresentando resultados de resistência à
compressão maior que concretos e argamassas de referência (LIMA, 1996).
3
É uma unidade que expressa a perda de massa por área por dia (mg/dm
2
/dia).
55
Ann et al. (2006) estudaram várias dosagens de inibidor base nitrito de cálcio em
três marcas comercialmente disponíveis (ACI, DCI e NR-1200, com 3 l/m
3
)
4
e analisaram a
sua influência em várias propriedades, dentre elas a resistência à compressão em concretos
nas idades de 7, 28, 60 e 900 dias, buscando avaliar o efeito acelerador do produto. Na
Figura 3.16 verifica-se o desenvolvimento da resistência à compressão. Fica clara nessa
figura, a ação aceleradora do aditivo ACI no que se refere ao desenvolvimento da
resistência à compressão do concreto, notoriamente nas primeiras idades (principalmente
aos 7 e 28 dias). Os outros dois produtos mostram apenas levemente esse efeito, que se
verifica, contudo, até os 60 dias. Em longo prazo, no caso aos 900 dias, todos os concretos
aditivados resultaram em resistência inferior ao concreto de referência.
200
300
400
500
72860900
Tempo (dias)
Resistência a compressão
(kg/cm
2
)
Referência ACI DCI NR-1200
Figura 3.16- Desenvolvimento da resistência à compressão de concretos com 7, 28, 60 e 900
dias para adição de três tipos de inibidor de corrosão à base de nitrito de cálcio,
contendo 3 l/m
3
(ANN et al., 2006).
b) Tempos de início e final de pega
Outro aspecto muito importante quando se utiliza o nitrito de cálcio adicionado à
água de amassamento, é a aceleração provocada nos tempos de inicio e de fim de pega.
Em estudos realizados por Ann et al. (2006), verificou-se que há uma redução nos tempos
de pega à medida que se aumenta o teor de nitrito de cálcio. A Figura 3.17 mostra a
redução provocada nos tempos de início e fim de pega quando se utiliza o nitrito de cálcio.
4
ACI (Acid Corrosion Inhibitor comercialmente fabricado por Paratene™ ACI); DCI (Darex Corrosion
Inhibitor comercialmente fabricado por Grace Construction Products); NR-1200 (fabricado por Cortec
Corporation).
56
4
4,5
5
5,5
6
6,5
7
7,5
8
03612
Dosagem do Nitrito de cálcio (l/m
3
)
Tempo de pega (horas)
Início de pega Final de pega
Figura 3.17 - Tempo de pega para 0, 3, 6 e 12 l/m
3
do inibidor de corrosão ACI (ANN et al.,
2006).
3.10.2 Nitrito de sódio
a) Resistência à compressão
O nitrito de sódio apresenta comportamento diferente do nitrito de cálcio quanto
à resistência à compressão.
Com o aumento dos teores o nitrito de sódio há um pequeno decréscimo na
resistência à compressão. Nóbrega e Silva (2002) avaliaram esse aspecto em corpos-de-
prova de concreto, observando a influência dos inibidores de corrosão do aço embutido no
concreto, nas proporções 0%; 0,5%; 1%; 2% e 3% de nitrito de sódio em relação à massa
do cimento, num traço 1:1,5:2,5 (cimento, areia e brita), contendo superplastificante no teor
1,0% (em relação à massa de cimento) e relação água/cimento 0,40. Os corpos-de-prova
foram imersos em solução aquosa de NaCl a 3,5%, com o objetivo de acelerar o início do
processo corrosivo. Conforme mostra a Figura 3.18, pode-se verificar que há pequenas
oscilações nos valores da resistência, em função da variação no teor do inibidor, não
ressaltando claramente uma tendência de acréscimo ou de queda, na idade avaliada (28
dias).
Já a Figura 3.19 apresenta resultados de estudos realizados por Medeiros et al.
(2002), em corpos-de-prova de argamassas com relações a/c 0,4 e 0,7, onde se fez um
estudo comparativo com corpos-de-prova com e sem inibidor de corrosão, empregando
ensaios de corrosão acelerada com solução de cloreto de sódio. Pode-se observar, desta
feita, que existe uma tendência real de redução da resistência à compressão aos 28 dias à
medida que se aumenta o teor de nitrito de sódio, principalmente no caso da maior relação
água/cimento.
57
Nitrito de sódio (a/c = 0,4)
0
10
20
30
40
50
60
0 0,4 0,8 1 1,2 1,6 1,8 2 3
Concentração do inibidor
Resistência à compressão (MPa)
Nitrito de sódio
Figura 3.18- Influência de vários teores de nitrito de sódio na resistência à compressão de
corpos-de-provas de concreto (NÓBREGA; SILVA, 2002).
0
5
10
15
20
25
12345
% de nitrito de sódio
Decréscimo da resistência (%
)
a/c = 0,4 a/c = 0,7
Figura 3.19- Decréscimo da resistência à compressão para corpos-de-prova com relações
água/cimento 0,4 e 0,7 (MEDEIROS et al., 2002).
b) Tempos de início e final de pega
Ribeiro (2001) constatou que nas pastas com adição de nitrito de sódio tem-se
um efeito retardador de 6,7% para o tempo de início de pega e de 22,1% para o fim de pega
(Figura 3.20). Esses resultados são similares aos de Lima (1996), que verificou que o nitrito
de sódio apresenta um comportamento retardador de início e fim de pega, sendo o efeito
maior no tempo de fim de pega, que aumenta de forma relevante na medida em que há um
acréscimo no teor de inibidor. Para o teor de 6%, tem-se um tempo de fim de pega maior
58
que o dobro do tempo de fim de pega da condição de referência, conforme se vê na Figura
3.21.
0
100
200
300
400
500
600
Início de pega Final de pega
Tempo (min)
Referência Inibidor base Nitrito de sódio
Figura 3.20- Influência do nitrito de sódio nos tempos de início e fim de pega (RIBEIRO, 2001).
0
100
200
300
400
500
0 0S100S200S400S60
Concentração do inibidor
Tempo (min)
Início de pega Final de pega
Figura 3.21- Representação dos tempos de início e final de pega (LIMA, 1996).
3.10.3 Aminas
a) Resistência à compressão
Ribeiro (2001) estudou o efeito do inibidor base amina no concreto e verificou
que, com a adição do inibidor, em todas as idades, a resistência era menor quando
comparado ao concreto de Referência (I), sendo que aos 7 dias apresentou uma redução de
7,4%, aos 28 dias de 7,8% e aos 91 dias registrou uma redução ainda maior, atingindo
8,7%. Este decréscimo de resistência pode ser atribuído ao efeito incorporador de ar
manifestado por este inibidor, visto que, de acordo com Nawy (1996), um excesso de ar
incorporado leva a uma redução da resistência. Na Figura 3.22 pode-se verificar o
59
decréscimo da resistência à compressão quando utilizado um inibidor base amina.
0
5
10
15
20
25
30
7 dias 28 dias 91 dias
Tempo (dias)
Resistência a compressão (MPa)
Referência Inibidor base amina
Figura 3.22- Influência do inibidor base amina na Resistência à compressão dos concretos
estudados (RIBEIRO, 2001).
b) Tempos de início e final de pega
Ribeiro (2001) apresenta resultados mostrando que o inibidor base amina não
provoca alterações significativas nos tempos de pega. A Figura 3.23 mostra a influência do
inibidor base amina nos tempos de início e fim de pega. Observa-se que, relativamente à
pasta de referência, a pasta com adição do inibidor de base amina apresentou um pequeno
efeito acelerador de 5,6% para o tempo de início de pega e um pequeno efeito retardador de
5,8% para o tempo de fim de pega.
0
100
200
300
400
500
Início de pega Final de pega
Tempo (min)
Referência Inibidor base Amina
Figura 3.23- Influência do inibidor base amina nos tempos final e inicial de pega (RIBEIRO,
2001).
3.10.4 Tanino
a) Resistência à compressão
60
Crivelaro (2002) estudou o efeito do inibidor base tanino e benzotriazol e pôde
verificar que com a adição do inibidor em argamassas houve um incremento do valor da
resistência à compressão em todas as idades estudadas (Figura 3.24).
0
5
10
15
20
25
30
35
3 dias 7 dias 28 dias
Tempo (dias)
Resistência à compressão (MPa)
Referência Argamassa com tanino Argamassa com lignina
Figura 3.24- Gráfico comparativo dos resultados do ensaio de compressão axial em argamassa
(CRIVELARO, 2002).
b) Absorção de água por capilaridade
Crivelaro (2002) apresenta resultados mostrando que as argamassas com
adição de tanino obtiveram menores valores de absorção de água por capilaridade (Figura
3.25) e menor permeabilidade iônica (difusão de cloretos). Estes resultados corroboram a
maior capacidade de proteção contra a corrosão apresentada por essas argamassas
aditivadas com tanino, bem como respaldam os maiores valores de resistência à
compressão que elas obtiveram em relação à situação de referência (decorrente da provável
maior compacidade e menor permeabilidade permeável dos sistemas com tanino).
61
Figura 3.25- Resultados do ensaio de absorção por capilaridade obtidos por Crivelaro (2002).
c) Resistividade elétrica
Os resultados de resistividade elétrica, conforme apresentado por Crivelaro
(2002), ressaltam um leve acréscimo nos valores para as argamassas com inibidores
(principalmente aquelas aditivadas com tanino), conforme se pode ver na Figura 3.26. Este
resultado é totalmente coerente com os resultados apresentados anteriormente de
resistência à compressão e de absorção por capilaridade, que denotam, muito
provavelmente, que o tanino altera a estrutura interna da matriz cimentícia da argamassa, o
que se reflete em modificações positivas de algumas propriedades, como as que foram
comentadas neste item.
0
600
1200
1800
2400
3000
3600
argamassa sem
adição
argamassa com
tanino
argamassa com
lignina
Amostras
Resistividade elétric
a
volumétrica (Ω.cm)
Resistividade elétrica volumétrica 0% saturado
Resistividade elétrica volumétrica 50% saturado
Figura 3.26- Resultados do ensaio de resistividade elétrica (CRIVELARO, 2002).
0
0,4
0,8
1,2
1,6
2
Referência Argamassa com
tanino
Argamassa com
lignina
Amostras
Capilaridade (g/cm
2
)
capilaridade
62
3.11 ENSAIOS PARA AVALIAÇÃO DE INIBIDORES DE CORROSÃO
A normalização de ensaios para atestar a qualidade e eficiência dos inibidores
de corrosão não acompanhou o avanço do seu uso nas últimas duas décadas.
Tourney e Berke (1993) propuseram, a partir de estudos realizados sobre o
desempenho de inibidores de corrosão, alguns ensaios para melhor avaliar os diversos
inibidores comercialmente disponíveis, comparando-os entre si, visto que até então as
informações disponíveis sobre estes eram as fornecidas pelos próprios fabricantes dos
produtos que eram comercializados. Dentre os ensaios propostos, encontram-se a
polarização cíclica, o método da ASTM G 109 - Standard Test Method for Determining the
Effects of Chemical Admixtures on the Corrosion of Embeded Steel Reinforcement in
Concrete Exposed to Chloride Environments e o ensaio de Lollypop (Lollypop Testing).
O ensaio de polarização cíclica é uma ferramenta rápida para avaliar as
características de inibição da corrosão do produto. O ensaio baseia-se na célula de corrosão
descrita conforme a ASTM G 5 - Standard reference test method for making potenciostatic
and potenciodinamic anodic polarization measurements e a ASTM G 61 - Standard test
method for conducting cyclic potentiodynamic polarization measurements for localized
corrosion susceptibility of iron, nickel or cobalt-based alloys, onde os corpos-de-prova são
polarizados até 1000 mV (eletrodo de referência: eletrodo de calomelano saturado) por
15 minutos, a velocidade de rampa é de 5 mV/s e é invertida com 100 μA/cm
2
de corrente. A
partir deste ensaio, pode-se inferir sobre o tipo de corrosão que se instalou (localizada,
generalizada ou sob tensão); também se pode classificar o inibidor quanto à sua natureza
química (anódica ou catódica) e atestar o nível de inibição do produto (LIMA, 1996;
RIBEIRO, 2001).
A ASTM G 109 é um método de ensaio relativamente simples. Ele demonstra a
ocorrência da macrocélula de corrosão entre o topo e a parte inferior da armadura. O ensaio
avalia se a função do aditivo é de inibir a corrosão ou atuar como agente agressivo no
concreto; também pode indicar a quantidade de íons cloreto necessário para desencadear o
processo corrosivo.
Para este ensaio utilizam-se corpos-de-prova prismáticos de concreto com
dimensões (279x152x114) mm, com três barras em seu interior. As barras devem ser
limpas, utilizando a metodologia ASTM G 1, e devidamente protegidas. As três barras são
conectadas por um resistor de 100 Ω, por meio do qual a corrente circulante no sistema é
medida. As laterais dos corpos-de-prova devem ser protegidas com pintura
impermeabilizante, tal como pintura à base de resina epóxi.
Um aquário sem fundo é colocado sobre os corpos-de-prova e estes são
submetidos a ciclos de molhagem, na presença de íons cloretos, e secagem, utilizando os
63
aquários em câmara seca: umidade relativa de (50 ± 5)% e temperatura de (23 ± 3)ºC; de
modo a facilitar a penetração acelerada dos íons cloretos nos corpos-de-prova. As medidas
de corrente no resistor devem ser realizadas no decorrer do ensaio, até que as condições
especificadas pela norma sejam atingidas. A partir daí as barras devem ser retiradas e a
área corroída avaliada.
O Lollypop testing avalia a eficiência dos inibidores de corrosão na presença de
cloretos por meio de ciclos de molhagem e secagem em corpos-de-prova de concreto. Este
ensaio baseia-se no conceito de microcélula (ânodos e cátodos localizados em uma mesma
barra metálica, a pequenas distâncias), utilizando um corpo-de-prova cilíndrico de 6x3”
(15,24 x 7,62 cm) de concreto com uma barra imersa. As medidas de resistência de
polarização e impedância eletroquímica são realizadas em intervalos definidos conforme a
ASTM G 59 - Standard practice for conducting potentiodynamic polarization resistance
measurements e a ASTM G 106 - Standard practice for verification of algorithm and
equipament for eletrochemical impedance measurements..
A norma JIS A 6205 - Corrosion Inhibitor for Reinforcing Steel in Concrete é
outra metodologia disponível para avaliar os inibidores de corrosão adicionados à massa de
concretos. A norma apresenta duas metodologias: a) simulação da solução contida nos
poros de concreto através de uma mistura de diferentes substâncias na qual as barras
metálicas serão imersas; b) o método acelerado de corrosão em corpos-de-prova de
concreto cilíndricos com dimensões 10 cm x 20 cm, onde duas barras são imersas; após a
cura, estes são submetidos a ciclos em autoclave e imersão, e, após 72 horas de ensaio, as
armaduras devem ser retiradas e a área corroída deve ser medida.
Alonso e Andrade (1990), em pesquisas realizadas com nitrito de sódio na
concentração de 2% e 3% deste inibidor em relação à massa de cimento, propuseram uma
metodologia para avaliar a eficiência de inibidores frente à corrosão provocada por
carbonatação e cloretos, utilizando corpos-de-prova de 2 x 5 cm e 5 x 8 cm de argamassa,
com duas barras metálicas e um contra-eletrodo de grafite. O procedimento prevê, após 28
dias de cura, que os corpos-de-prova sejam submetidos à carbonatação acelerada,
passando, logo em seguida, por ciclos de molhagem e secagem para penetração de
cloretos. Essa metodologia prevê o uso da técnica de resistência de polarização para o
monitoramento do processo corrosivo.
Em estudos realizados por Collepardi et al. (1990) com nitrito de cálcio no teor
de 4% em relação à massa de cimento, foi também proposta uma metodologia de ensaio
para avaliação de inibidores de corrosão. Neste procedimento, são empregados corpos-de-
prova prismáticos de (400x150x100 mm) contendo uma placa metálica de
(320x130x100) mm no seu interior, sendo eles submetidos à flexão para forçar o surgimento
de fissuras no cobrimento. Em seguida, esses corpos-de-prova fissurados devem ser
64
imersos em água do mar visando avaliar a formação, natureza e morfologia dos produtos de
corrosão, por meio de observação visual e por microscopia.
65
4 PROGRAMA EXPERIMENTAL: MATERIAIS E MÉTODOS
O presente programa experimental pertence a um projeto mais amplo intitulado:
“Avaliação da Durabilidade de Estruturas de Concreto para Geração de Energia Eólica em
Ambiente de Elevada Agressividade”. Trata-se de um projeto de pesquisa e
desenvolvimento (P & D) da Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) e de Furnas
Centrais Elétricas, realizado em parceria com pesquisadores da Escola de Engenharia Civil
da Universidade Federal de Goiás (EEC/UFG). O projeto como todo contempla quatro
grandes etapas, a saber: um estudo exploratório com diferentes tipos e teores de inibidores
de corrosão em meio aquoso (presente pesquisa), um outro sobre os mecanismos de
transporte no concreto, um para avaliar a capacidade de proteção de diferentes concretos
em meios agressivos (cloretos e carbonatação) e uma etapa final concernente à modelagem
e previsão de vida útil).
Desenvolve-se na presente dissertação a primeira etapa do programa
experimental, que consiste na avaliação do desempenho de diferentes inibidores de
corrosão frente à corrosão do aço provocada por cloretos e carbonatação em soluções
simulando a solução de poro do concreto, e, por conseguinte na análise dos teores ótimos
de concentração desses inibidores. Os resultados desta etapa serão utilizados na etapa III
do Projeto para verificar a capacidade de proteção de concretos referente à ocorrência de
corrosão de armaduras provocadas por cloretos (incorporados à massa) e carbonatação no
concreto.
Portanto, este capítulo apresenta as variáveis, as soluções, materiais e métodos
que serão utilizados na etapa I para a obtenção dos resultados, visando atingir os objetivos
propostos. As metodologias utilizadas nesta primeira etapa do “Projeto Eólica” envolvem
ensaios de indução e aceleração de corrosão, monitorização eletroquímica do processo
corrosivo e determinação da taxa de corrosão gravimétrica.
4.1 VARIÁVEIS
As variáveis independentes e dependentes adotadas na avaliação experimental
dos ensaios da presente pesquisa são descritas a seguir.
4.1.1 Variáveis Independentes
Buscando atingir os objetivos propostos do trabalho, as seguintes variáveis
independentes foram definidas no experimento:
• Tipo de aditivo inibidor: nitrito de cálcio sem acelerador, molibdato de sódio, nitrito de
66
sódio, base amina e tanino.
• Natureza do ataque corrosivo: ataque por cloretos (0%, 0,5%, 1%, 1,5%, 2%, 2,5%,
3% e 3,5%) ou carbonatação; e
• Teor do aditivo inibidor: 0% (referência) , 1%, 2,5% e 4% em massa do inibidor em
relação à solução de poro para todos os inibidores estudados.
4.1.2 Variáveis Dependentes
As variáveis dependentes da pesquisa estão relacionadas com os métodos de
corrosão adotados para o experimento, conforme disposto em detalhes no item 4.4.2. As
seguintes variáveis dependentes foram adotadas: a taxa de corrosão gravimétrica e
eletroquímica, potencial de corrosão e resistência de polarização. Os ensaios eletroquímicos
utilizados foram: medidas de potencial de corrosão e resistência de polarização (Rp).
4.1.3 Disposição Geral do Experimento
Na Figura 4.1 são apresentadas as variáveis analisadas de forma resumida para
um melhor entendimento. Dessa forma, tem-se, uma visão global do estudo, enfatizando a
sua abrangência.
Figura 4.1– Fluxograma de apresentação geral do experimento para uma forma de ataque
(cloretos ou carbonatação).
INIBIDORES DE CORROSÃO
Nitrito de cálcio Nitrito de sódio Amina Molibdato de sódio Tanino
Referência
1%
2,5%
4%
Referência
Referência Referência Referência
1% 1% 1% 1%
2,5% 2,5% 2,5% 2,5%
4% 4% 4% 4%
67
4.2 MATERIAIS
Para execução dos ensaios foram preparadas soluções que simulam a solução
de poro do concreto. Logo, busca-se neste item apresentar todos materiais utilizados
durante o programa experimental.
4.2.1 Tipo de aço
Nos experimentos foram utilizados barras de aço
5
do tipo CA-50 (aço-carbono
laminado a quente para concreto armado, com resistência característica à tração de 500
MPa) com diâmetro nominal de 10 mm.
4.2.2 Aditivos inibidores de corrosão
Os aditivos inibidores de corrosão selecionados para avaliar as suas
potencialidades, conforme citados anteriormente, foram: nitrito de cálcio, nitrito de sódio,
molibdato de sódio, base amina e tanino.
Desses inibidores, o nitrito de sódio, nitrito de cálcio e molibdato de sódio são
inibidores inorgânicos de atuação anódica; a amina é um inibidor orgânico misto de função
anódica-catódica e o tanino um inibidor orgânico de atuação catódica.
O aditivo inibidor de corrosão orgânico natural adotado é o de recursos naturais
do Brasil, neste caso à base de tanino proveniente da Acácia negra. A fase de seleção do
aditivo inibidor de corrosão natural envolve vários experimentos com folhas e frutos, porém
devido à complexidade dos ensaios existentes para a avaliação da composição de amostras
vegetais in natura, para a seleção adotou-se informações já existentes da literatura técnica,
em especial baseado em pesquisa realizada por Crivelaro (2002). Para o caso específico
do tanino utilizou-se tanino sintético comercial.
As principais características dos inibidores empregados na pesquisa constam
nas tabelas 4.1 a 4.5, apresentadas a seguir.
Tabela 4.1 - Caracterização do Nitrito de sódio - NaNO
2
(nitrito de sódio P.A., Peso molecular =
69).
Teor de nitrito de sódio
Mínimo 99,00%
Cálcio (Ca)
Máximo 0,002%
Ferro (Fe)
Máximo 0,001%
Potássio (K)
Máximo 0,005%
Metais pesados (Como Pb)
Máximo 0,001%
Cloreto (Cl)
Máximo 0,005%
Sulfato (SO
4
)
Máximo 0,005%
5
Todas as barras foram provenientes de único lote do fabricante de aço Gerdau S.A.
68
Tabela 4.2 - Caracterização do Nitrito de cálcio – Ca (NO
2
)
2
(nitrito de cálcio obtido de
fabricante comercial destinado ao uso como inibidor de corrosão em concreto,
designado como não acelerador de pega e endurecimento).
Aspecto visual
Líquido amarelo
pH
8,0-9,5
Solubilidade em água
Completa
Voláteis (gr/L)
65,0 a 70% (21ºC)
Densidade
1,274 g/cm
3
Resíduos
33,14
Tabela 4.3 - Caracterização do Molibdato de sódio - Dihidratado Na
2
MoO
4
.2H
2
O (molibdato de
sódio P.A. – dihidratado, peso molecular = 241,95).
Teor de molibdato de sódio
99,5-103,00%
Cloreto (Cl)
Máximo 0,005%
Fosfato (PO
4
)
Máximo 5 ppm
Sulfato (SO
4
)
Máximo 0,015%
Amônio (NH
4
)
Máximo 0,001%
Metais pesados (Como Pb)
Máximo 5 ppm
Ferro (Fe)
Máximo 0,001%
Tabela 4.4 - Caracterização da amina (amina obtida de fabricante comercial).
Aspecto visual
Líquido verde
Composição
Combinação de substâncias inibidoras orgânicas e
inorgânicas
Densidade
1,06 kg/litro
pH
10 +/- 1
Dosagem
3 - 4%, em relação à massa de cimento no traço.
Embalagens
Balde de 20 kg e tambor de 200 kg
Validade
18 meses, após a data de fabricação nas embalagens
originais e intactas.
Armazenagem
Abrigado da radiação solar e do gelo, à temperatura entre
35ْC e 1ْC
Resíduos
21,63
Tabela 4.5 - Caracterização do tanino - C
76
H
52
O
46
(tanino sintético comercial).
Aspecto visual
Pó marrom
Composição
Tanino modificado quimicamente (extrato vegetal obtido de um
processo de lixiviação aquosa da casca da Acácia Negra
modificada quimicamente).
Densidade aparente (23ºC)
0,500 a 0,700 g/cm
3
.
pH
9,5 a 10,5 (sol. aq. 1% por volume).
Voláteis
5,0 a 7,0% (105ºC)
Solubilidade em água
Total
4.2.3 Solução sintética de poro
De forma a reproduzir características similares às da fase líquida presente nos
poros do concreto, utilizou-se uma solução sintética de poros (SSP) composta por água
deionizada adicionada de hidróxido de cálcio saturada e depois decantada onde se
69
adicionou ainda 0,01 N de hidróxido de sódio e 0,05 N de hidróxido de potássio (pH =
12,66). Os parâmetros adotados para a dosagem da solução sintética de poros foram
adaptados das pesquisas desenvolvidas por Alonso et al. (1996), Freire (2005) e Mennucci
(2006).
4.2.4 Soluções com inibidores
Os meios aquosos utilizados nos experimentos da presente pesquisa foram os
seguintes:
1) SSP + 1,0; 2,5 e 4,0% de nitrito de cálcio
6
;
2) SSP + 1,0; 2,5 e 4,0% de nitrito de sódio;
3) SSP + 1,0; 2,5 e 4,0% de molibdato de sódio;
4) SSP + 1,0; 2,5 e 4,0% de tanino;
5) SSP + 1,0; 2,5 e 4,0% de amina.
Os ensaios de determinação de pH das diferentes soluções contendo inibidores
foram realizados para averiguar o comportamento destes quando fossem colocados em
solução sintética de poro, conforme as condições encontradas nos poros do concreto.
Conforme, as medidas obtidas na Tabela 4.6, pode-se afirmar que os inibidores
estudados não alteram as condições de pH da solução contida nos poros do concreto.
Tabela 4.6 – Resultados dos ensaios de determinação do pH de soluções contendo inibidores.
Aditivo inibidor Teor de aditivo pH na SSP
nitrito de sódio 1% 12,71
nitrito de sódio 2,5% 12,75
nitrito de sódio 4% 12,71
nitrito de cálcio 1% 12,53
nitrito de cálcio 2,5% 12,41
nitrito de cálcio 4% 12,30
amina 1% 12,65
amina 2,5% 12,52
amina 4% 12,59
tanino 1% 12,70
tanino 2,5% 12,63
tanino 4% 12,63
molibdato de sódio 1% 12,86
molibdato de sódio 2,5% 12,86
molibdato de sódio 4% 12,73
4.3 Procedimentos prévios à realização dos ensaios
4.3.1 Preparação das barras de aço
6
Percentual, em massa do inibidor em relação à solução de poro.
70
Todas as barras de aço CA-50 foram cortadas em segmentos menores (15 cm)
utilizando-se um equipamento manual de corte abrasivo, evitando-se qualquer alteração da
estrutura interna do material, e o acabamento das extremidades feito através da passagem
das pontas irregulares em pedra de esmeril sob alta rotação.
As dimensões das amostras foram determinadas com auxílio de um paquímetro.
Após corte das amostras, procedeu-se uma limpeza manual utilizando-se escova de aço,
eliminando-se assim a corrosão superficial, com a remoção de todos os óxidos visíveis
(Figuras 4.2 e 4.3). Posteriormente, as amostras foram limpas com algodão embebido em
solução à base de acetona (CH
3
COOCH
3
).
Figura 4.2- Barras de aço CA-50 após o corte e anteriormente à limpeza.
Figura 4.3 - Procedimento de limpeza das barras com escova de aço.
Concluída a preparação após o procedimento de limpeza, as barras tiveram as
suas massas determinadas em balança de alta precisão, com resolução de 0,0001 g. Esta
elevada precisão fez-se necessário devido à área exposta de ensaio ser relativamente
reduzida, o que implica conseqüentemente em pequenas perdas de massa absolutas. Após
pesagem, as barras foram hermeticamente envolvidas em filme plástico para que
71
mantivessem inalteradas as suas condições superficiais (Figura 4.4).
Figura 4.4- Armazenamento das barras.
Para a proteção das partes das barras que se projetariam para o exterior da
célula eletroquímica (proteção contra a ação corrosiva do meio ambiente), bem como
visando estabelecer uma área metálica bem definida de modo a propiciar a realização das
medidas eletroquímicas, todas as barras de aço foram envolvidas em fita isolante em toda
superfície metálica excedente à mencionada área exposta.
O envolvimento das barras se deu através do uso de fita isolante, com
flexibilidade adequada para recobrir as nervuras do aço CA-50 e com boa aderência à
superfície metálica (utilizaram-se dois tipos de fita diferentes, dos fabricantes Imperial e
Lorenzetti). A parte superior e inferior da barra de aço foram recobertas com dupla camada
de fitas isolantes até uma altura de 3,5 cm e 5,0 cm respectivamente. O comprimento
exposto foi de 6,5 cm. A área exposta do eletrodo de trabalho à solução foi de 16,74 cm
2
.
Na parte superior da barra fez-se a conexão com contato elétrico para a realização de
ensaios eletroquímicos (Figura 4.5).
Figura 4.5- Processo de envolvimento da barra com um sistema de fita isolante.
Com o fim de proporcionar maior proteção mecânica e facilidade de manuseio,
realizou-se sobre a região envolvida com fita uma pintura com resina epóxi, bi-componente;
72
o seu preparo seguiu as instruções do fabricante com relação de mistura 1:1 dos
componentes (resina e endurecedor).
4.3.2 Imersão prévia das barras de aço na SSP para estabilização dos parâmetros
termodinâmico e passivação do aço
As barras de aço CA-50 foram inseridas em solução alcalina por 30 dias (Figura
4.6), para que pudessem se encontrar em uma situação estacionária caracterizada pela
formação de película de passivação, anteriormente ao início do ataque e ao monitoramento
eletroquímico.
Figura 4.6 - Barras imersas em solução sintética de poro.
4.3.3 Montagem da célula eletroquímica – Dispositivos para os ensaios eletroquímicos
Para os ensaios eletroquímicos empregou-se à célula eletroquímica apresentada
na Figura 4.7.
73
(a)
(b)
Figura 4.7- Célula eletroquímica: (a) Detalhe da célula eletroquímica de corrosão; (b) Parte da
configuração para medição dos parâmetros eletroquímicos.
A célula eletroquímica utilizada na presente pesquisa foi construída e adaptada
do modelo CCK
TM
vendido comercialmente pela GAMRY INSTRUMENTS. Ela é composta
de um béquer de vidro pyrex com tampa, onde inicialmente utilizaram-se recipientes de
vidros comuns; contudo, estes foram trincados ao serem atacados pela SSP, e mesmo
utilizando o pyrex, que é mais resistente, ele também foi atacado na parte superior. A célula
eletroquímica é constituída de um sistema de três eletrodos, onde o eletrodo auxiliar
Eletrodo de referência
(ECS)
Eletrodo de trabalho
Eletrodo auxiliar
Capilar de Luggin-Habber
Capilar de Luggin-Habber
Eletrodo auxiliar
74
empregado foi de grafite, com diâmetro nominal de 10 mm e área de 57,95 cm
2
; o eletrodo
de referência foi de calomelano saturado (ECS), da marca ANALION, conectado à solução
por um capilar de Luggin-Habber (confeccionado por UNIVIDROS), com a finalidade de
minimizar a queda ôhmica do sistema entre o eletrodo de referência e o eletrodo de
trabalho. No sistema de 3 eletrodos, o eletrodo de trabalho é a própria barra de aço que se
constitui no principal objeto da análise.
A área exposta do eletrodo de trabalho exposta à solução foi de 16,74 cm
2
.
Para evitar qualquer interferência externa (campos eletromagnéticos) ao sistema
durante as medidas eletroquímicas, principalmente em função da subestação de energia
que está localizada próxima ao Bloco de Durabilidade em Furnas, onde se realizou a
presente pesquisa, colocou a célula eletroquímica no interior de uma gaiola de Faraday
(Blindagem eletromagnética), materializada por meio de uma caixa metálica aterrada
(Figuras 4.8).
Figura 4.8 - Gaiola de Faraday
4.4 MÉTODOS
Neste programa experimental organizaram-se os métodos adotados de acordo
com as várias etapas da pesquisa. Desta forma, a monitorização da corrosão das barras de
aço foram realizadas mediante o emprego das técnicas eletroquímicas de potenciais de
corrosão, resistência de polarização e impedância eletroquímica. Mostra-se ainda a
determinação da taxa de corrosão gravimétrica. A seguir são descritos os métodos utilizados
no presente trabalho.
75
4.4.1 Procedimentos para indução e aceleração
a. Ataque por cloretos
Para estudar o ataque por cloretos que é um tipo de ataque característico de
estruturas de concreto para geração de energia eólica em ambiente de elevada
agressividade marinha utilizou-se a solução sintética de poro acrescida de até 3,5%, em
massa de cloreto de sódio.
No caso de cloretos, adicionavam-se os teores (0,5%, 1,0%, 2,0%, 2,5%, 3,0% e
3,5%) a solução, onde aguardou-se aproximadamente 15 minutos para o ataque e tomando-
se assim, as medidas eletroquímicas.
b. Ataque por carbonatação
Para os ensaios de carbonatação, utilizou-se borbulhamento de CO
2
(vazão de 1
l/min) na solução por um período de aproximadamente 20 minutos até a carbonatação total
da SSP, para a redução do pH inicial de 12,66 para aproximadamente 8,55 (Figura 4.10).
Figura 4.9- Procedimento de carbonatação.
4.4.2 Métodos eletroquímicos para o monitoramento e avaliação da corrosão
a. Potencial de corrosão ou de circuito aberto (E
corr
)
76
Para as medidas de potencial de corrosão ou circuito aberto, analisou-se para a
presente pesquisa cada uma das barras por um tempo aproximado de 60 segundos. As
medidas foram feitas com o potenciostato da marca Radiometer Analytical, modelo VoltaLab
40 PGZ 301, acoplado a um computador e controlado pelo software VoltaMaster 4 versão 5
(Figura 4.11).
Figura 4.10- Potenciostato utilizado na pesquisa.
A partir do momento em que as conexões entre os terminais do potenciostato e
os eletrodos eram feitas, o equipamento mostrava na tela do monitor do computador, de
forma instantânea, o potencial do sistema medido em relação ao eletrodo de referência. Nos
instantes iniciais após as conexões este valor variava lentamente, e tendendo a se
estabilizar em um potencial fixo após alguns minutos. Desta forma, as medições foram
registradas, quando o potencial já se encontrava estabilizado.
Para a presente pesquisa a avaliação do estado superficial do aço, se em
condição passiva ou ativa foi realizada conforme a norma ASTM C 876 que indica, em seu
apêndice, os parâmetros de orientação para avaliação da probabilidade de ocorrência de
corrosão em estruturas de concreto armado, conforme o potencial medido em relação ao
eletrodo referência. Na Tabela 4.7 são apresentados valores para os seguintes eletrodos de
referência: cobre/sulfato de cobre (Cu/CuSO
4
- ESC), calomelano saturado (ECS) e prata-
cloreto de prata (Ag/AgCl).
77
Tabela 4.7 - Critérios de avaliação da corrosão através de medidas de potencial conforme
ASTM C 876.
Eletrodo Referência - Ecorr (mV)
Probabilidade de corrosão
Cu/CuSO
4
(ESC) Calomelano (ECS) Ag/AgCl
< 10% > -200 > -126 > -119
Incerta Entre -200 e -350 Entre -126 e -276 Entre -119 e -269
> 90% < -350 < -276 < -269
b. Resistência de polarização
A técnica de resistência de polarização foi utilizada na presente pesquisa para poder
se estimar eletroquimicamente a taxa instantânea de corrosão. Para as medidas de
resistência de polarização, aplicou-se a cada uma das barras analisadas, uma pequena
polarização em torno do potencial de corrosão de ± 10 mV, com taxa de varredura de
10mV/min ou 0,167 mV/s, no sentido anódico do potencial de corrosão, tempo aproximado
de 180 segundos. As medidas foram feitas com o mesmo aparato descrito no subitem 4.4.2
alínea a, ou seja, um potenciostato da marca Radiometer Analytical, modelo VoltaLab 40
PGZ 301, acoplado a um computador e controlado pelo software VoltaMaster 4 versão 5. O
software Voltamaster 4, determina o valor de Rp por meio da 2º equação de Stern, conforme
a Figura 4.11. É importante ressaltar que não foi necessário realizar compensação de queda
ôhmica na presente pesquisa devido à utilização do capilar de Luggin-Habber.
Figura 4.11 - Determinação do valor de Rp por meio da 2º equação de Stern.
A velocidade ou intensidade de corrente instantânea de corrosão (I
corr
) foi obtida
a partir de valores de Rp e da aplicação da equação de STERN & GEARY, dada por
Densidade de corrente
Párabola
Curva Experimental
Inclinação da tangente = Rp
78
(Equação 4.1):
Rp
B
I
corr
= (Equação 4.1)
onde: =
corr
I intensidade de corrente de corrosão (μA); Rp = resistência de polarização
(KΩ); B = constante de STERN & GEARY, que varia em função das características do
sistema metal/meio e está em um intervalo de valores de 13 a 52 mV (ANDRADE;
GONZÁLEZ, 1988).
A constante de STERN & GEARY (B) pode ser obtida por ensaios gravimétricos
ou estimada das curvas de polarização, calculando-a por meio da Equação 4.2.
(
)
()
ca
ca
B
ββ
β
β
+
=
*3,2
*
(Equação 4.2)
onde: B = constante de STERN-GEARY;
=
a
β
Constante de Tafel anódica; =
c
β
Constante
de Tafel catódica.
O valor da taxa ou velocidade de corrosão (i
corr
) pode ainda ser calculada
acrescentando-se à equação de STERN & GEARY a área de exposição da armadura
(Equação 4.3).
ARp
B
i
corr
*
=
(Equação 4.3)
onde: i
corr
= taxa de corrosão (μA/cm
2
) ; B = constante de STERN-GEARY; Rp = resistência
de polarização (KΩ); A = área de exposição da armadura ao meio corrosivo (cm
2
).
No presente trabalho, para os fins de determinação de taxa de corrosão
eletroquímica, consideraram-se os critérios de Andrade e González (1988), em que, para
sistemas passivos, adotou-se B igual a 52 mV e, para sistemas ativos, 26 mV.
A Tabela 4.8 apresenta os valores adotados no presente trabalho como critério
utilizado para avaliar os resultados de velocidade de corrosão (i
corr
) obtidos nos ensaios.
Contudo, Cascudo (2005), afirma que ainda não existem critérios muito definidos para
relacionar a taxa de corrosão com o grau de deterioração e a importância do ataque.
Tabela 4.8 - Critérios de avaliação da velocidade de corrosão (ANDRADE; ALONSO, 2001).
i
corr
(μA/cm²) Grau de corrosão
< 0,1 Desprezível
0,1-0,5 Baixo
0,5-1,0 Moderado (ataque importante, mas não severo).
> 1,0 Alto
> 10,0 Ataque muito importante
79
c. Determinação da taxa de corrosão gravimétrica
O ensaio de determinação da taxa de corrosão gravimétrica foi realizado na
barra de aço após o método de inspeção visual. A perda de massa das barras devida à
corrosão, assim como a taxa de corrosão gravimétrica foram determinadas conforme o
procedimento de limpeza padronizado pela a ASTM G 1 – Standard Practice for Preparing,
Cleaning and Evaluating Corrosion Test Specimens de acordo com os seguintes
procedimentos:
• Preparou-se uma solução à base de ácido clorídrico na concentração de 1:1 (em
volume), contendo 3,5 g por litro de hexametilenotetramina usado como inibidor de
corrosão;
• Procedeu-se a imersão das barras de aço na solução preparada com ácido
clorídrico e hexametilenotetramina por 10 minutos (Figura 4.12).
Figura 4.12 – Imersão em solução ácida.
• Procedeu-se a lavagem das barras com água em abundância e escovação destas
com escova de cerdas de plástico duras para remover a totalidade dos produtos de
corrosão, sendo necessários aproximadamente quatro banhos de 10 minutos para
cada limpeza intercalada (Figura 4.13);
80
Figura 4.13 – Limpeza com água.
• Após o último ciclo de limpeza, as barras foram enxutas com pano seco e papel/
toalha absorvente, e por fim secas com fluxo de ar quente, e procedendo-se a
realização da medida de massa das barras de aço (Figura 4.14).
Figura 4.14 – Materiais para secagem: pano, papel toalha e fluxo de ar quente.
• Ao final de cada ciclo foi feita a medida de massa das barras até que a diferença
entre o valor medido em um ciclo e seu subseqüente fosse desprezível, o que
ocorreu em quatros ciclos para todas as situações (Figura 4.15).
81
Figura 4.15 – Determinação da massa final.
A determinação da massa final das barras de aço seguiu o processo análogo à
determinação da massa inicial, descrito em 4.3.
Com o ensaio gravimétrico pode-se determinar a perda de massa após o período
de corrosão, em porcentagem relativa à massa inicial da barra antes do ataque. A taxa de
corrosão foi obtida a partir da massa perdida por unidade de área exposta do eletrodo e pelo
período de tempo de corrosão ativa que este eletrodo permaneceu em mg/dm
2
/dia. A partir
daí, pela lei de Faraday (multiplicando-se por 0,401) obtêm-se os valores de taxa de
corrosão em µA/cm
2
.
d. Lupa Estereoscópica
Ao final dos ensaios, as barras de aço foram analisadas na lupa estereoscópica,
estabelecendo-se aumentos que variavam de 6,4 a 16 vezes, para observar detalhadamente
os aspectos gerais inerentes aos produtos de corrosão (Figura 4.16).
82
Figura 4.16 – Lupa esteroscópica.
83
5 APRESENTAÇÃO E DISCUSSÃO DE RESULTADOS
No presente capítulo são apresentados e discutidos os resultados obtidos no
programa experimental desta pesquisa. Inicialmente são abordados os resultados relativos à
monitorização eletroquímica da corrosão dos ensaios preliminares, realizada conforme a
variação de teor de cloretos e ataque por CO
2
mediante as técnicas de potenciais de
corrosão e resistência de polarização. Posteriormente, para os inibidores de corrosão
tomados em seus teores otimizados além dos dois ensaios supracitados, foi ainda realizado
a monitorização por meio da técnica de espectroscopia de impedância eletroquímica. Em
seguida, apresentam-se os resultados gravimétricos de perda de massa e taxa de corrosão
obtidos ao final do programa experimental. Por fim, são calculadas a eficiência de cada um
dos inibidores utilizados na pesquisa, e avaliada visualmente (por lupa) a superfície das
barras de aço ensaiadas.
5.1 RESULTADOS DA MONITORIZAÇÃO ELETROQUÍMICA
Neste item são apresentados e discutidos os resultados das medidas de
potenciais e da taxa de corrosão estimada através da determinação eletroquímica da
resistência de polarização. Para uma melhor compreensão, os resultados serão
apresentados por variação de ataques.
5.1.1 Potenciais de corrosão sob a ação de cloretos
Os resultados médios das medidas de potencial de corrosão (E
corr
) para as
barras ensaiadas foram esboçados em gráficos do tipo potencial de corrosão versus
variação do teor de cloretos para os vários inibidores de corrosão estudados. Logo, os
resultados obtidos são apresentados nas figuras a seguir.
a. nitrito de sódio
A Figura 5.1 mostra o monitoramento dos valores de potencial de corrosão (mV,
ECS) utilizando o inibidor de corrosão nitrito de sódio nos teores de 1%, 2,5% e 4% em
função dos teores de cloretos.
As amostras de referência inicialmente apresentavam valores de potenciais que
correspondiam à região de incerteza de corrosão de -239 mV, conforme critérios da norma
ASTM C-876. Para essas amostras, verificou-se alta probabilidade de corrosão desde o
início do ensaio, devido à solução agressiva contendo cloreto que fez com que os valores de
potenciais tendessem para o estado de maior probabilidade de corrosão ativa, atingindo ao
final do ensaio -503 mV. Isto comprova a mudança do estado superficial das barras de aço
84
de passivo para ativo.
Dos resultados apresentados para as amostras em solução sintética de poro,
onde se utilizou o aditivo inibidor de corrosão nitrito de sódio para todos os teores
estudados, observa-se que estas permaneceram praticamente inalteradas até o final das
medidas experimentais, com leves alterações até 3,5% de cloretos. É necessário destacar
que as amostras analisadas possuíam, desde as medidas iniciais do ensaio, potenciais de
corrosão sempre acima da linha que demarca alta probabilidade de corrosão pelos critérios
da ASTM C 876 (na realidade dentro da região de incerteza pela ASTM), com valores da
ordem de -248 mV para o teor de 1% de aditivo; -257 mV para 2,5% e -237 mV para 4%.
Essa ordem de valores de potencial é sugestiva de condição passiva para o aço,
considerando as características do sistema inicial (sem ataque) especificado, uma vez que o
aço permaneceu um tempo razoável em solução alcalina até atingir uma condição estável
para início do ataque (mediante a estabilização dos valores de potencial para a ordem de
grandeza dos valores mencionados). Pode-se observar que entre as amostras com
inibidores, estas apresentaram comportamentos similares para todos os teores estudados,
deslocando o potencial de corrosão para valores mais eletropositivos até as concentrações
de cloretos entre 0,5% a 2,5%, onde houve inibição efetiva, a partir daí as curvas dos
potenciais se alteram levemente para valores mais eletronegativos. Em contrapartida, a
curva de referência (sem inibidor), desde a segunda medida, já demonstra sua tendência de
queda para valores mais negativos, o que reforça o papel efetivo do nitrito de sódio em inibir
a corrosão, para todos os teores considerados.
85
Figura
5.1 –
Potenciais de corrosão variando com o teor de cloretos para o inibidor nitrito de
sódio. Situação: barras atacadas por cloretos (Medidas feitas com eletrodo de
referência de calomelano saturado – ECS).
b. molibdato de sódio
Apresenta-se na Figura 5.2, as amostras analisadas com inibidor molibdato de
sódio para os teores de 1%, 2,5% e 4%. Pode-se verificar que as amostras com 1% e 2,5%
de inibidor possuem comportamento bem próximo entre si e intermediários em relação à
situação de referência para todas as concentrações de cloretos estudadas.
Ao final dos ensaios para os teores de 1% e 2,5% de aditivo, observa-se que as
medidas de potenciais atingiram respectivamente valores da ordem de -446 mV e -407 mV,
enquanto que a amostra de referência apresentava -503 mV.
Para todos os teores analisados do inibidor molibdato pode-se observar que só
houve inibição efetiva da corrosão nas pequenas concentrações de cloretos, entre 0,5% e
1%, sendo que o inibidor com 4% de molibdato de sódio foi o que apresentou valores de
potencial mais eletropositivos, contudo atingiu patamares da ordem de -397 mV ao final, o
que corresponde a um estado de atividade ou de corrosão ativa. De todo modo, ao se
comparar os comportamentos das curvas com inibidores (principalmente a de 4% de
molibdato de sódio) com a curva de referência, percebe-se uma ação positiva ressaltada por
-600
-500
-400
-300
-200
-100
0
00,511,522,533,5
Teor de cloretos (% em massa)
Ecorr (mV, SCE)
Referência Nitrito de sódio 1%
Nitrito de sódio 2,5% Nitrito de sódio 4%
< 10%
> 90%
incerta
86
uma diferença nos potenciais, para todos os teores de cloreto.
-600
-500
-400
-300
-200
-100
0
00,511,522,533,5
Teor de cloretos (% em massa)
Ecorr (mV, ECS)
Referência Molibdato de sódio 1%
Molibdato de sódio 2,5% Molibdato de sódio 4%
Figura 5.2– Potenciais de corrosão variando com o teor de cloretos para o inibidor molibdato
de sódio. Situação: barras atacadas por cloretos (Medidas feitas com eletrodo de
referência de calomelano saturado – ECS).
c. nitrito de cálcio
A Figura 5.3 mostra os resultados das medidas de potenciais de corrosão para
amostras ensaiadas com o inibidor nitrito de cálcio nos teores de 1%, 2,5% e 4%. Em geral,
as amostras com os teores de 1%, 2,5% e 4% de nitrito de cálcio apresentaram
comportamentos similares ao longo do ensaio.
Desde o inicio do ensaio, os valores de potenciais de corrosão indicavam baixa
probabilidade de atividade de corrosão para todos os teores de inibidores, e assim
permaneceram durante todo o período. Esse comportamento é similar ao encontrado em
pesquisa realizada por Freire (2005).
Para o inibidor no teor de 1% de nitrito de cálcio, houve inibição efetiva até a
concentração de 3,5% de cloretos, atingindo um valor da ordem de -245 mV com 3,5% de
cloretos; contudo, ao se comparar com o referência que possui medida de -503 mV, ao final
do ensaio, o sistema com 1% de nitrito de cálcio ainda se encontra em região favorável,
provavelmente indicativa de passivação, apesar de encontrar-se na zona de incerteza, de
acordo com ASTM C-876. As amostras com teor de inibidor de 2,5% apresentaram valores
mais eletronegativos em concentrações de cloretos superiores a 2,5%, contudo apresentou
no final das medidas experimentais valores que não se afastaram muito daqueles do início
< 10%
incerta
> 90%
87
do experimento (antes do ataque), correspondendo a -238 mV com 3,5% de cloretos. Já
para o teor de 4% de inibidor, este apresentou inibição efetiva para todas as concentrações
de cloretos estudadas, tendendo a deslocar o potencial sempre para valores mais
eletropositivos.
Segundo Ribeiro (2001), dados encontrados na literatura sugerem que em
concentrações altas de cloretos, o nitrito de cálcio é mais efetivo como inibidor de corrosão
do que o nitrito de sódio. Isto pode ser confirmado na presente pesquisa.
-600
-500
-400
-300
-200
-100
0
00,511,522,533,5
Teor de cloretos (% em massa)
Ecorr (mV, ECS)
Referência Nitrito de Cálcio 1% Nitrito de Cálcio 2,5% Nitrito de Cálcio 4%
Figura 5.3 – Potenciais de corrosão variando com o teor de cloretos para o inibidor nitrito de
cálcio. Situação: barras atacadas por cloretos (Medidas feitas com eletrodo de
referência de calomelano saturado – ECS).
d. tanino
Na Figura 5.4, são apresentados os resultados das medidas de potenciais para
as amostras com inibidor base tanino nos teores de 1%, 2,5% e 4%. As amostras
ensaiadas encontravam-se inicialmente na região de incerteza de probabilidade de corrosão
de acordo com ASTM C 876.
Para todos os teores do aditivo tanino avaliado, mesmo nas pequenas
concentrações de cloretos, observou-se que houve deslocamento das medidas de
potenciais para valores mais eletronegativos, o que demonstra que o inibidor não
apresentou característica efetiva de inibição de corrosão. Apesar dos valores de potenciais
indicarem o estado de maior probabilidade de corrosão ativa, observa-se que ao final dos
ensaios experimentais para os teores 1%, 2,5% e 4% de tanino, as medidas obtidas, foram
respectivamente, da ordem de -466 mV, -392 mV e -498 mV mais positivos que a medida
incerta
> 90%
< 10%
88
apresentada pela amostra de referência que foi de -503 mV. Tal comportamento demonstra
algum benefício obtido ao nível da interface do eletrodo, o que, todavia, foi ineficiente para
inibir de maneira eficaz o estado corrosivo em ambiente contendo cloreto. É pertinente
lembrar que mesmo com um período de despassivação mais rápida do aço, isso nem
sempre significa maior intensidade do processo corrosivo, aspecto este que será avaliado
no item 5.1.3.
-600
-500
-400
-300
-200
-100
0
00,511,522,533,5
Teor de cloretos (% em massa)
Ecorr (mV, ECS)
Referência Tanino 1% Tanino 2,5% Tanino 4%
Figura 5.4– Potenciais de corrosão variando com o teor de cloretos para o inibidor base tanino.
Situação: barras atacadas por cloretos (Medidas feitas com eletrodo de referência
de calomelano saturado – ECS).
e. amina
Conforme, os resultados apresentados na Figura 5.5, pode-se observar que o
inibidor base amina nos teores de 1%, 2,5% e 4%, em geral apresentaram comportamento
similar aos do molibdato de sódio e tanino, ou seja, os potenciais apresentam tendência
decrescente com a intensidade do ataque.
Em todos os teores de amina estudados, verifica-se que estes apresentam o
deslocamento de potencial para valores mais positivos apenas para as concentrações até
1% de cloretos, a partir daí as medidas tendem a ser tornar mais eletronegativas até
atingirem o estado de maior probabilidade de corrosão ativa.
Para o teor de 4% do inibidor pode-se observar que as amostras permaneceram
em uma zona provável de passivação por maior tempo, em concentrações de até 2,5% de
cloretos, apresentando potenciais de -265 mV (zona de incerteza da ASTM C 876). Apesar
incerta
< 10%
> 90%
89
deste comportamento em particular, em geral os comportamentos entre os três teores de
inibidor foram bastante similares durante todo o ensaio.
Por fim, cabe o registro de que, mesmo tendo o inibidor de base amina um
comportamento global semelhante ao dos inibidores molibdato de sódio e tanino, sua
capacidade de preservação dos potenciais por mais tempo (para todos os teores) em um
patamar, menos eletronegativo o que denota uma maior eficiência de inibição, o que é
facilmente constatável ao se comparar as curvas dos inibidores (três teores) com a curva de
referência.
-600
-500
-400
-300
-200
-100
0
00,511,522,533,5
Teor de cloretos (% em massa)
Ecorr (mV, ECS)
Referência Amina 1% Amina 2,5% Amina 4%
Figura 5.5 – Potenciais de corrosão variando com o teor de cloretos para o inibidor base
amina. Situação: barras atacadas por cloretos (Medidas feitas com eletrodo de
referência de calomelano saturado – ECS).
5.1.2 Potenciais de corrosão sob a ação de carbonatação
Neste subitem são apresentados e discutidos os resultados das medidas de
potencial de corrosão sob a ação da carbonatação.
a. nitrito de sódio
A Figura 5.6 apresenta o monitoramento dos valores de potencial de corrosão
utilizando o inibidor de corrosão nitrito de sódio (mV, ECS), nos teores de 1%, 2,5% e 4%
em função do ataque por CO
2
.
As amostras de referência inicialmente apresentavam valores de potenciais que
correspondiam à região de incerteza de corrosão (pelos critérios da ASTM C 876), da ordem
< 10%
> 90%
incerta
90
de –217 mV. Para essas amostras sem aditivo inibidor e na presença de CO
2
, com a
redução do pH para 8,55, verificou-se no final dos ensaios experimentais alta probabilidade
de corrosão, devido à alteração substancial das condições de estabilidade química da
película passivadora do aço, que fez com que os valores de potenciais tendessem para o
estado de maior probabilidade de corrosão ativa, atingindo patamares da ordem de -633
mV.
Nota-se que para todos resultados de teores de nitrito de sódio estudados, as
medidas evoluíram para valores muito mais eletropositivos se comparados com o ataque por
cloretos. Isso pode ser visto principalmente no teor de 1% do inibidor de nitrito de sódio que
antes da carbonatação possuía potenciais da ordem de -176 mV e que depois da
carbonatação atingiu -21 mV, o que indicaria estado de menor probabilidade de corrosão
(pelos critérios da ASTM C 876) considerando somente este parâmetro. Os teores de 2,5%
e 4% apresentaram, respectivamente, valores da ordem de -85 mV e -76 mV.
-700 -600 -500 -400 -300 -200 -100 0
Referência
Nitrito de sódio
1%
Nitrito de sódio
2,5%
Nitrito de sódio
4%
Ecorr (mV, ECS)
Antes da carbonatação Depois da carbonatação
Figura 5.6 – Potenciais de corrosão variando com os teores de inibidores para o aditivo nitrito
de sódio Situação: barras atacadas por carbonatação (Medidas feitas com eletrodo
de referência de calomelano saturado – ECS).
b. molibdato de sódio
Os resultados das medidas de potenciais de corrosão para o inibidor molibdato
de sódio são apresentados na Figura 5.7, onde verifica-se que para todos os teores do
aditivo estudados os valores de potenciais foram mais eletropositivos se comparados ao
incerta > 90%
< 10%
91
sistema com cloretos.
Os valores das medidas de potenciais para os teores de 1%, 2,5% e 4% depois
da carbonatação, foram respectivamente, -10 mV, -118 mV e -76 mV. Assim, todos os
teores estudados indicam um estado de menor probabilidade de corrosão, se comparados
ao sistema sem inibição que apresentou um potencial de -633 mV.
A melhor inibição efetiva para o inibidor molibdato de sódio frente à corrosão por
carbonatação nos três teores estudados pode ser justificada devido aos íons molibdato
possuir comportamento dependente do pH do eletrólito e melhor adsorção do inibidor à
superfície metálica formando um filme de proteção mais aderente (ROBERTSON, 1951).
Para o teor de 4% de molibdato de sódio tem-se a medida de potencial depois
da carbonatação atingindo valores da ordem de -77 mV. Entretanto, esse valor não retrata a
cinética da corrosão, que só pode ser observada com a taxa de corrosão obtida pela técnica
de resistência de polarização que indica se o objeto de estudo está corroendo ou não. Logo,
as medidas apresentadas de potencial de corrosão e taxa de corrosão não foram coerentes
para esse caso. Isso reforça, a tese de que este parâmetro não pode ser analisado de forma
isolada, uma vez que pode acontecer de uma determinada barra apresentar valores de
potenciais que acusam uma atividade de corrosão, e, no entanto, a mesma se desenvolve
em processo com velocidade diferente daquela deduzida a partir deste. Este parâmetro é
um dado meramente qualitativo na avaliação da corrosão.
-700 -600 -500 -400 -300 -200 -100 0
Referência
Molibdato de
sódio 1%
Molibdato de
sódio 2,5%
Molibdato de
sódio 4%
Ecorr (mV, ECS)
Antes da carbonatação Depois da carbonatação
Figura 5.7– Potenciais de corrosão variando com os teores de inibidores para o aditivo
molibdato de sódio Situação: barras atacadas por carbonatação (Medidas feitas
com eletrodo de referência de calomelano saturado – ECS).
< 10%
> 90% incerta
92
c. nitrito de cálcio
Pode-se observar, a partir da Figura 5.8, que para todos os teores de nitrito de
cálcio analisados, os valores de potencial apresentaram comportamentos similares,
convergindo para um estado de baixa probabilidade de corrosão.
Após a carbonatação, observou-se que para os teores de 1%, 2,5% e 4%, as
barras de aço apresentaram, respectivamente, as seguintes medidas de potenciais: -49 mV,
-62 mV e -67 mV , enquanto o sistema referência apresentou -633 mV, um valor indicativo
de corrosão ativa. Para as amostras onde se utilizou o inibidor, houve efetiva inibição da
corrosão por carbonatação da solução.
Os valores obtidos para as medidas de potenciais com o nitrito de cálcio mais
eletropositivos quando comparados ao sistema de referência, o que comprova mais uma vez
a característica desse inibidor anódico e a sua eficiência de inibição tanto para cloreto
quanto para carbonatação.
-700 -600 -500 -400 -300 -200 -100 0
Referência
Nitrito de Cálcio
1%
Nitrito de Cálcio
2,5%
Nitrito de Cálcio
4%
Ecorr (mV, ECS)
Antes da carbonatação Depois da carbonatação
Figura 5.8 – Potenciais de corrosão variando com os teores de inibidores para o aditivo nitrito
de cálcio. Situação: barras atacadas por carbonatação (Medidas feitas com
eletrodo de referência de calomelano saturado – ECS).
d. tanino
Comparando-se os resultados obtidos para as amostras com o inibidor base
tanino (Figura 5.9) submetidas a carbonatação com as de cloretos, observa-se que todos os
teores analisados possuem valores muito mais positivos de potenciais.
Os teores de 1% e 4% de inibidor base tanino indicaram medidas de potenciais
correspondentes a um estado de menor probabilidade de corrosão, equivalente
< 10%
> 90%
incerta
93
respectivamente, às medidas de -12 mV e -8 mV. Contudo, para o teor de 2,5% os valores
atingiram a ordem de -123 mV, mesmo assim ainda muito mais positivos do que o sistema
de referência, que foi significativamente alterado para valores bem negativos, de -633 mV,
ao final do ensaio.
-700 -600 -500 -400 -300 -200 -100 0
Referência
Tanino 1%
Tanino 2,5%
Tanino 4%
Ecorr (mV, ECS)
Antes da carbonatação Depois da carbonatação
Figura 5.9 – Potenciais de corrosão variando com os teores de inibidores para o aditivo base
tanino. Situação: barras atacadas por carbonatação (Medidas feitas com eletrodo
de referência de calomelano saturado – ECS).
e. amina
Para os teores de amina de 1% e 4% analisados, verifica-se que estes
permaneceram na região de menor probabilidade de corrosão (pelos critérios da ASTM C
876) ao final do ensaio, apresentando medidas mais positivas de potenciais, chegando
respectivamente a valores da ordem de -65 mV e -84 mV (Figura 5.10).
Para o teor de 2,5% de amina, as medidas de potenciais convergiram para um
valor mais eletronegativo atingindo patamares da ordem de -214 mV, permanecendo em um
estado correspondente ao de incerteza da corrosão pela ASTM , enquanto o sistema de
referência apresentou resultados típicos de processo corrosivo instalado, com medidas em
torno de -633 mV.
De modo geral, duas observações são pertinentes em relação à atuação dos
inibidores frente à carbonatação. Primeiramente, que em todos os casos, ressalvadas suas
peculiaridades registrou-se forte caráter inibidor tendo em vista a ação do CO
2
. Neste caso,
a ação indutora da corrosão baseia-se em um mecanismo típico de despassivação do aço
< 10% > 90%
incerta
94
por redução da alcalinidade do meio. Uma outra observação, que foi notória nos inibidores
amina, tanino e molibdato de sódio, foi a ocorrência de um teor “péssimo”, ou seja, para
2,5% o desempenho, embora muito superior em comparação ao referência, foi
categoricamente inferior aos teores de 1% e 4%.
-700 -600 -500 -400 -300 -200 -100 0
Referência
Amina 1%
Amina 2,5%
Amina 4%
Ecorr (mV, ECS)
Antes da carbonatação Depois da carbonatação
Figura 5.10 – Potenciais de corrosão variando com os teores de inibidores para o aditivo base
amina. Situação: barras atacadas por carbonatação (Medidas feitas com eletrodo
de referência de calomelano saturado – ECS).
5.1.3 Taxa de corrosão eletroquímica estimada através da técnica de resistência de
polarização (Rp)
Neste subitem são apresentados e discutidos os resultados do estudo da taxa de
corrosão instantânea, obtidos mediante o emprego da técnica de resistência de polarização.
a. Taxa de corrosão instantânea sob a ação de cloretos
Os resultados médios das medidas de taxa de corrosão (I
corr
) para as barras
ensaiadas foram esboçados em gráficos do tipo taxa de corrosão versus variação do teor de
cloretos para os diversos inibidores de corrosão estudados. Os resultados obtidos são,
então apresentados nas alíneas a seguir.
Como critério de avaliação dos valores da taxa de corrosão adotou-se o proposto
por Andrade e Alonso (2001), conforme descrito no subitem 4.4.2.
a.1 nitrito de sódio
Os resultados da taxa instantânea de corrosão em função dos teores de cloretos,
obtidos mediante o emprego da técnica de resistência de polarização para o inibidor nitrito
incerta > 90%
< 10%
95
de sódio, são apresentados na Figura 5.11.
Os valores das taxas de corrosão para as amostras de referência, ao se
acrescentar um pequeno teor de cloretos (0,5%), mostraram um grau de corrosão “baixo”.
Contudo, na medida em que se acrescentavam cloretos, o sistema passou a apresentar um
comportamento diferenciado, demonstrando uma tendência de evolução da taxa de
corrosão ao longo do ensaio para a zona de corrosão ativa, até atingir no final das medidas
experimentais valores da ordem de 2,25 µA/cm
2
(com 3,5% de cloretos). O valor da taxa de
corrosão foi aumentado em cerca de 13 vezes ao final do ensaio.
Para as amostras onde se utilizou o aditivo nitrito de sódio, pôde-se observar
que para todos os teores estudados o comportamento e os valores das taxas de corrosão
foram similares, permanecendo até o final do período de ensaio em uma zona em que o
grau de corrosão é considerado “baixo”. Entretanto, destaca-se que o teor de 4% de nitrito
de sódio foi o que apresentou melhor desempenho, por permanecer maior parte do período
de ensaio em uma baixa intensidade de corrosão quando comparado aos demais teores
analisados.
Os valores das medidas da taxa de corrosão no final do ensaio para os teores de
nitrito de sódio de 1%, 2,5% e 4%, foram, respectivamente, iguais a 0,33 µA/cm
2
, 0,44
µA/cm
2
e 0,27 µA/cm
2
, portanto,
significativamente menores do que o sistema de referência,
o que demonstra a sua eficiência de inibição para todos os teores de inibidor frente a todas
as concentrações de cloretos analisadas.
Os resultados das taxas de corrosão para os sistemas com nitrito de sódio foram
totalmente coerentes com aqueles obtidos por meio dos potenciais de corrosão para o
mesmo inibidor (item 5.1.1-b).
0,01
0,1
1
10
100
00,511,522,533,5
Teor de cloretos (% em massa)
icorr (µA/cm
2
)
Referência Nirtito de sódio 1%
Nitrito de sódio 2,5% Nitrito de sódio 4%
Figura 5.11 – Taxa de corrosão instantânea para diversos teores de cloretos para o inibidor
Ataque muito importante
Desprezível
Baixo
Moderado
96
base nitrito de sódio, estimada eletroquimicamente através da técnica de
resistência de polarização. Situação: aceleração da corrosão dada pela ação de
cloretos.
a.2 molibdato de sódio
Na Figura 5.12 são apresentados os valores obtidos das taxas de corrosão para
o inibidor molibdato de sódio nos teores de 1%, 2,5% e 4%.
Destaca-se que os teores de 1% e 2,5% do inibidor atingiram valores da ordem
de 1,00 µA/cm
2
, o
que denota um grau de corrosão ativa no final do ensaio. No entanto,
possui valores bem menores do que o sistema de referência que atingiu rapidamente uma
zona em que o grau de corrosão era considerado ativo, com valor final igual a 2,25 µA/cm
2
na concentração de 3,5% de cloretos. Pode-se afirmar, prontamente, que para esses dois
teores não houve inibição efetiva para concentrações de cloretos maiores que 1,5%, muito
embora as diferenças para o sistema de referência (sem inibidor) tenham sido marcantes.
Os íons molibdato apresentam comportamento diferenciado dependendo de sua
concentração na solução, além de apresentar em peculiaridade o fato de possuírem uma
“concentração ótima” acima e abaixo da qual se têm comportamentos diferenciados. Pode-
se observar que para o teor de 4% de molibdato de sódio, os valores obtidos são da ordem
de 0,51 µA/cm
2
no final do ensaio, logo as medidas da taxa de corrosão das amostras
oscilaram entre baixa a moderada taxa de corrosão durante a maior parte do ensaio. Tal
“concentração ótima” não foi plenamente identificada na presente pesquisa, para os teores
de inibidor considerados.
Também para o molibdato de sódio, os resultados das taxas de corrosão foram
coerentes com os resultados dos potenciais de corrosão, em termos de comportamento.
Contudo, pelas diferenças mais pronunciadas de i
corr
com inibidor em relação ao i
corr
de
referência (sem inibidor), percebe-se nesta análise das taxas de corrosão uma ação mais
efetiva de inibição de corrosão por parte do molibdato de sódio.
97
0,01
0,1
1
10
100
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5
Teor de cloretos (% em massa)
icorr (µA/cm
2
)
Referência Molibdato de sódio 1%
Molibdato de sódio 2,5% Molibdato de sódio 4%
Figura 5.12 – Taxa de corrosão instantânea para diversos teores de cloretos para o inibidor
base molibdato de sódio, estimada eletroquimicamente através da técnica de
resistência de polarização. Situação: aceleração da corrosão dada pela ação de
cloretos.
a.3 nitrito de cálcio
Dos resultados apresentados na Figura 5.13, pode-se notar que as amostras
tiveram comportamento similar para todos os teores estudados de nitrito de cálcio. Em geral,
as amostras demonstraram uma tendência de permanecerem em uma zona em que o grau
de corrosão pode ser considerado “baixo”, mesmo com o acréscimo das concentrações de
cloretos.
Os teores de 1%, 2,5% e 4% atingiram respectivamente ao final do ensaio,
valores de taxa de corrosão da ordem de 0,31 µA/cm
2
, 0,40 µA/cm
2
e 0,37 µA/cm
2
. Diante
desses valores apresentados, pode-se afirmar que houve uma inibição efetiva,
principalmente se comparado ao sistema de referência, que apresentou uma corrosão ativa
da ordem de 2,25 µA/cm
2
com 3,5% de cloretos.
Os resultados expressos na Figura 5.13 são absolutamente condizentes com os
resultados apresentados na Figura 5.3.
Ataque muito importante
Desprezível
Baixo
Moderado
98
0,010
0,100
1,000
10,000
100,000
00,511,522,533,5
Teor de cloretos (% em massa)
icorr (µA/cm
2
)
Referência Nitrito de cálcio 1%
Nitrito de cálcio 2,5% Nitrito de cálcio 4%
Figura 5.13 – Taxa de corrosão instantânea para diversos teores de cloretos para o inibidor
base nitrito de cálcio, estimada eletroquimicamente através da técnica de
resistência de polarização. Situação: aceleração da corrosão dada pela ação de
cloretos.
a.4 tanino
A partir da Figura 5.14 podem-se visualizar os resultados obtidos de taxas de
corrosão para os diferentes teores de tanino analisados.
Os teores de 1% e 4% apresentaram inibição efetiva nas concentrações de
cloretos até 1,5%, onde as taxas de corrosão ainda indicavam um grau de corrosão
oscilando entre baixo a início de corrosão ativa, a partir daí crescendo e atingindo,
respectivamente, valores da ordem de 0,64 µA/cm
2
e 1,10 µA/cm
2
, ao final do ensaio,
enquanto o referência apresentou 2,25 µA/cm
2
com 3,5% de cloretos.
Segundo Crivelaro (2002), as melhores eficiências para o tanino, em geral,
ocorrem para pequenas concentrações, pois a utilização de soluções com elevada
concentração apresentam filmes espessos, contudo pouco aderentes. Em linhas gerais, as
maiores concentrações de taninos têm menor penetração. O aumento do teor de tanino nas
soluções implica em perda de estabilidade do filme com o tempo.
O teor de tanino com 2,5% foi o que apresentou melhor comportamento e
diferenciado das demais amostras, permanecendo durante todo o período de ensaio em
uma zona em que o grau de corrosão pode ser considerado baixo. Neste teor os valores da
taxa de corrosão foram iguais a 0,35 µA/cm
2
com 3,5% de cloretos.
O presente resultado
em que se tem o teor de 2,5% de tanino apresentando uma perfomance superior aos
demais teores é coerente com análise de potenciais (em que as curvas dos inibidores
Desprezível
Ataque muito importante
Baixo
Moderado
99
ficaram próximas da curva referência). Em ambas as análises, ficam evidentes o melhor
desempenho do teor de tanino intermediário (2,5%), sugerindo haver um “teor ótimo”.
0,010
0,100
1,000
10,000
100,000
00,511,522,533,5
Teor de cloretos (% em massa)
icorr (µA/cm
2
)
Referência Tanino 1% Tanino 2,5% Tanino 4%
Figura 5.14 – Taxa de corrosão instantânea para diversos teores de cloretos para o inibidor
base tanino, estimada eletroquimicamente através da técnica de resistência de
polarização. Situação: aceleração da corrosão dada pela ação de cloretos.
a.5 amina
Na Figura 5.15, podem ser vistos os resultados da taxa de corrosão para as
amostras com o inibidor base amina nos teores de 1%, 2,5% e 4%.
O teor de 1% do inibidor base amina permaneceu durante quase todo o período
de ensaio em uma zona correspondente a um grau de corrosão baixo, principalmente
quando a concentração de cloretos era de até 2,5%. Esse comportamento é similar ao dos
teores de 2,5% e 4%, contudo ao se acrescentar mais cloretos na amostra de 1% de amina,
passou-se a ter uma tendência no final do período de ensaio a deslocar esses valores para
uma zona de início de corrosão ativa, com medidas da ordem de 0,66 µA/cm
2
,
enquanto o
sistema referência apresentou 2,25 µA/cm
2
com 3,5% de cloretos.
Para os teores de 2,5% e 4% de inibidor, observa-se que as amostras
permaneceram durante todo o período de ensaio oscilando entre uma zona em que o grau
de corrosão pode ser considerado de baixo a moderado, atingindo em ambas as situações
valores da ordem de 0,50 µA/cm
2
, ao final do ensaio.
Também para a amina, o quadro comportamental das taxas de corrosão foi
bastante similar aos dos potenciais de corrosão.
Ataque muito importante
Desprezível
Baixo
Moderado
100
0,010
0,100
1,000
10,000
100,000
00,511,522,533,5
Teor de cloretos (% em massa)
icorr (µA/cm
2
)
Referência Amina 1% Amina 2,5% Amina 4%
Figura 5.15 – Taxa de corrosão instantânea para diversos teores de cloretos para o inibidor
base amina, estimada eletroquimicamente através da técnica de resistência de
polarização. Situação: aceleração da corrosão dada pela ação de cloretos.
b. Taxa de corrosão instantânea sob a ação da carbonatação
Os resultados médios das medidas de taxa de corrosão (I
corr
) para as barras
ensaiadas são esboçados logo abaixo em gráficos do tipo taxa de corrosão versus variação
do teor de inibidor de corrosão estudado.
b.1 nitrito de sódio
Na Figura 5.16 são apresentados os resultados da taxa instantânea de corrosão
devido ao ataque por CO
2
, obtidos mediante o emprego da técnica de resistência de
polarização para o inibidor nitrito de sódio.
Para as amostras de referência, o sistema demonstrou um comportamento ao
final do ensaio correspondente a uma zona em que o grau de corrosão é considerado ativo,
atingindo valores da ordem de 2,00 µA/cm
2
. Desta forma, pode-se afirmar que o valor da
taxa de corrosão foi aumentado em cerca de 19 vezes no final do ensaio.
Nota-se, todavia, que para todas as amostras onde foram utilizados os inibidores
base nitrito de sódio nos teores de 1%, 2,5% e 4%, estes apresentaram comportamento e
valores das taxas de corrosão similares, permanecendo assim até o final do período de
ensaio em uma zona em que o grau de corrosão oscilava entre “desprezível” a baixo.
O teor de 1% de nitrito de sódio foi o que apresentou um pior desempenho
relativo, por possuir ao final do período de ensaio um maior valor numérico de taxa de
corrosão quando comparado aos demais teores analisados do inibidor.
Ataque muito importante
Desprezível
Baixo
Moderado
101
Os valores médios das medidas da taxa de corrosão no final do ensaio para os
teores de 1%, 2,5% e 4% de nitrito de sódio, foram, respectivamente, iguais a 0,33 µA/cm
2
,
0,10 µA/cm
2
e 0,12 µA/cm
2
, portanto
significativamente menores que o sistema referência.
Isto demonstra a elevada eficiência de inibição do nitrito de sódio, tanto para cloretos quanto
para carbonatação. Tais resultados são similares aos encontrados por Alonso (1986).
0,01 0,1 1 10 100
Icorr (µA/cm
2
)
Referência
Nitrito de sódio 1%
Nitrito de sódio 2,5%
Nitrito de sódio 4%
Antes da carbonatação Depois da carbonatação
Figura 5.16 – Taxa de corrosão instantânea variando com os teores de inibidores para o aditivo
base nitrito de sódio, estimada eletroquimicamente através da técnica de
resistência de polarização. Situação: barras atacadas por carbonatação.
b.2 molibdato de sódio
Na Figura 5.17 podem ser vistos os resultados das taxa de corrosão para as
amostras com o inibidor molibdato de sódio para os teores de 1%, 2,5% e 4%. Pode-se
observar que, nos teores de 1% e 2,5%, o aditivo permaneceu ao final do período de ensaio
com um grau de corrosão que pode ser considerado baixo. Destaca-se que esses dois
teores mostraram valores em patamares distintos ao apresentado pelo teor de 4%, que
apesar de ainda possuir medida considerada em uma zona em que o grau de corrosão
oscila entre baixo a moderado, seu comportamento indicou uma intensidade mais
expressiva da taxa de corrosão, atingindo o valor da ordem de 0,51 µA/cm
2
ao final do
ensaio o que ainda é bem menos significativo que o apresentado pelo sistema referência
que foi de aproximadamente 2,00 µA/cm
2
. Cabe uma ressalva sobre o sistema com 4% de
molibdato de sódio de que a despeito dos valores médios serem mais altos do que nos
casos dos outros dois teores, a diferença entre as taxa de corrosão antes e após o ataque
são ínfimas, o que realça a capacidade de inibição da corrosão inclusive para esse teor.
Ataque muito importante Desprezível
Moderado
Baixo
102
0,01 0,1 1 10 100
Icorr (µA/cm
2
)
Referência
Molibdato de sódio
1%
Molibdato de sódio
2,5%
Molibdato de sódio
4%
Antes da carbonatação Depois da carbonatação
Figura 5.17 – Taxa de corrosão instantânea variando com os teores de inibidores para o aditivo
base molibdato de sódio, estimada eletroquimicamente através da técnica de
resistência de polarização. Situação: barras atacadas por carbonatação.
b.3 nitrito de cálcio
Dos resultados apresentados na Figura 5.18, pode-se notar que as amostras
analisadas tiveram comportamento similar para todos os teores estudados de nitrito de
cálcio, no entanto o teor de 1% de aditivo apresentou um valor de 0,37 µA/cm
2
ao final do
ensaio, ou seja, uma taxa de corrosão superior se comparada aos teores de 2,5% e 4%, que
foram, respectivamente, da ordem de 0,15 µA/cm
2
e 0,12 µA/cm
2
. De toda maneira, todos os
valores de i
corr
no final do ensaio para os sistemas com inibidor resultaram em medidas
expressivamente menores do que o sistema de referência, que resultou cerca de 2,00
µA/cm
2
para o ataque por CO
2
.
Em geral, as amostras com nitrito de cálcio permaneceram em uma zona em
que o grau de corrosão pode ser considerado “baixo” ao final das medidas experimentais.
Esse comportamento também pôde ser observado no caso do ataque por cloretos,
denotando relevante capacidade de inibição da corrosão por parte do nitrito de cálcio, para
os três teores considerados.
Ataque muito importante
Moderado
Baixo
Desprezível
103
0,01 0,1 1 10 100
Icorr (µA/cm
2
)
Referência
Nitrito de Cálcio 1%
Nitrito de Cálcio
2,5%
Nitrito de Cálcio 4%
Antes da carbonatação Depois da carbonatação
Figura 5.18 – Taxa de corrosão instantânea variando com os teores de inibidores para o aditivo
base nitrito de cálcio, estimada eletroquimicamente através da técnica de
resistência de polarização. Situação: barras atacadas por carbonatação.
b.4 tanino
Os resultados médios das taxas de corrosão para todas as amostras com
diferentes teores de tanino analisados são mostrados na Figura 5.19.
Observa-se por meio do gráfico que os teores de 1% e 2,5% foram os que
apresentaram menores taxas de corrosão, chegando, respectivamente, a valores da ordem
de 0,17 µA/cm
2
e 0,22 µA/cm
2
ao final do ensaio, o que é correspondente a uma zona em
que o grau de corrosão é considerado baixo (em torno do limite de despassivação). Já o teor
de 4% de inibidor apresentou uma taxa de corrosão maior em comparação aos teores
citados anteriormente, com patamares da ordem de 0,40 µA/cm
2
. Apesar disso, o sistema
com 4% ainda possui valor indicativo de grau de corrosão baixo, enquanto o referência se
mostra com valor final igual a 2,00 µA/cm
2
, seguramente uma medida indicativa de grau de
corrosão alto.
Em relação à observação de Crivelaro (2002) feita no subitem 5.1.3-a.4, em que
as melhores eficiências para o tanino ocorrem para pequenas concentrações, pode-se
afirmar, com base nestes resultados de carbonatação, que há correspondência em relação a
essa afirmativa. Isto se respalda não exatamente pela capacidade de inibição 4% (maior
teor) frente ao ataque, já que as diferenças entre as taxas de corrosão antes e após este
são mínimas, o que reforça a capacidade de inibir o ataque. Mas se respalda no fato do
sistema com maior teor de tanino se caracterizar por produzir taxas de corrosão mais altas,
mesmo antes do ataque. Provavelmente, como comentado por Crivelaro (2002), soluções
com elevadas concentrações de tanino apresentaram filmes de proteção espessos, contudo
pouco aderentes e que perdem a estabilidade com o tempo, o que pode explicar as mais
Ataque muito importante
Moderado
Baixo
Desprezível
104
altas taxas de corrosão encontradas para a solução com 4% de tanino.
0,01 0,1 1 10 100
Icorr (µA/cm
2
)
Referência
Tanino 1%
Tanino 2,5%
Tanino 4%
Antes da carbonatação Depois da carbonatação
Figura 5.19 – Taxa de corrosão instantânea variando com os teores de inibidores para o aditivo
base tanino, estimada eletroquimicamente através da técnica de resistência de
polarização. Situação: barras atacadas por carbonatação.
b.5 amina
A Figura 5.20 mostra os valores médios das taxas de corrosão para todos os
teores analisados de inibidor base amina.
Em geral, os teores de amina de 1% e 4% apresentaram comportamentos
similares, possuindo valores ao final do ensaio da ordem de 0,22 µA/cm
2
, correspondente a
uma zona em que o grau de corrosão é considerado baixo (limiar da despassivação) .
Já o teor de 2,5% resultou em patamar distinto desses dois teores citados
anteriormente, apresentando um comportamento correspondente a uma zona de início de
corrosão ativa, com uma taxa moderada com valor da ordem de 0,66 µA/cm
2
ao final do
ensaio, porém significativamente ainda menor que o sistema de referência, que apresentou
aproximadamente 2,00 µA/cm
2
após o ataque. Fazendo-se uma associação com os
resultados de potenciais de corrosão frente ao ataque por CO
2
, em que se registrou teor de
inibidor de 2,5% (para molibdato de sódio, tanino e amina) um desempenho inferior em
comparação aos outros teores, apenas para amina tal comportamento se verificou em se
tratando de taxas de corrosão (para o ataque por CO
2
). Assim sendo, no caso do inibidor
amina no teor de 2,5%, não se obteve um bom resultado relativo considerando-se o ataque
por CO
2
.
Ataque muito importante Moderado
Baixo
Desprezível
105
Figura 5.20 – Taxa de corrosão instantânea variando com os teores de inibidores para o aditivo
base amina, estimada eletroquimicamente através da técnica de resistência de
polarização. Situação: barras atacadas por carbonatação.
5.1.4 Análise estatística dos dados de taxa de corrosão eletroquímica estimada através da
técnica de resistência de polarização
A seguir são apresentados os resultados da análise estatística de variância
(ANOVA) dos valores da taxa de corrosão para as amostras atacadas por cloretos e
carbonatação.
a. Cloretos
De modo a atender o objetivo da presente pesquisa, o modelo adotado para este
experimento foi a ANOVA fatorial completa em duas etapas distintas. Na primeira etapa de
análise foram avaliadas as variáveis teor de cloretos, teor de inibidor e inibidor (exceto o
nível de referência). Na segunda etapa de análise foram avaliadas as variáveis teor de
cloretos e aditivo inibidor (tomados em seus teores otimizados, incluso o nível de
referência).
Como especificação dada por Alonso e Andrade (2001), tem-se que a
intensidade de corrosão considerada aceitável é de até 0,50 µA/cm
2
, e ela será adotada na
presente pesquisa como limite crítico máximo de taxa de corrosão para os fins de
julgamento de desempenho dos inibidores.
a.1 Etapa 1 – Análise global excetuando-se a situação de referência
Os resultados individuais da taxa de corrosão foram submetidos a uma análise
estatística de variância (ANOVA). A Tabela 5.1 apresenta os resultados obtidos na ANOVA,
onde os valores de “F
calculados
(F
cal
)” foram comparados com os valores de “F
tabelados
(F
tab
)”
para um nível de significância de 5%. O valor de F
tab
é igual a F
α = 0,05
(ν1, ν2), sendo que ν1
0,01 0,1 1 10 100
Icorr (µA/cm
2
)
Referência
Amina 1%
Amina 2,5%
Amina 4%
Antes da carbonatação Depois da carbonatação
106
e ν2 são os graus de liberdade do efeito avaliado e do resíduo, respectivamente.
Tabela 5.1 - Resultados da análise de variância (ANOVA) realizada com os dados de taxa de
corrosão, para as variáveis independentes consideradas no modelo estatístico.
Efeitos SQ GL MQ F
cal
F
tab
Resultado
Modelo 31,41 1 31,41 955,87 3,93 Significativo
Inibidor 2,07 4 0,52 15,72 2,46 Significativo
Teor de inibidor (%) 0,11 2 0,05 1,65 3,08 Não-significativo
Teor de cloretos (%) 2,63 6 0,44 13,34 2,19 Significativo
Inibidor x Teor de
inibidor (%)
1,66 8 0,21 6,30 2,03 Significativo
Inibidor x Teor de
cloretos
1,19 24 0,05 1,5 1,62 Não-significativo
Teor de inibidor x
Teor de cloretos
0,08 12 0,01 0,20 1,85 Não-significativo
Inibidor x Teor de
inibidor x Teor de
cloretos (%)
0,85 48 0,02 0,54 1,42 Não-significativo
Erro (resíduo) 3,45 105 0,03 - -
Total 12,03 209 - - -
R
2
mod
= 0,71, sendo R
2
= 1- SQ
erro
/SQ
total
R
mod
= 0,84
Onde:
SQ = Soma dos quadrados; GL = grau de liberdade; MQ = Média dos quadrados;
F = Parâmetro de Fisher para o teste de significância dos efeitos;
Resultado = Resultado da análise, com a indicação se o efeito é significativo ou não;
R
2
mod
= coeficiente de determinação do modelo e
R
mod
= Coeficiente de correlação do modelo.
Esta análise estatística dos resultados mostrou que o modelo fatorial adotado é
significativo, uma vez que o valor de F
cal
é bem maior que o F
tab
(955,87>>3,93). E, além
disso, outro ponto relevante é que o valor resultante do coeficiente de determinação (R
2
mod
)
foi 0,71, significando que 71% da variação total dos dados é explicado por este modelo.
A análise de variância também comprova que os efeitos individuais dos fatores
tipo de inibidor e teor de cloretos são estatisticamente significativos a um nível de confiança
de 95%. Pode-se concluir, então que, cada uma dessas variáveis independentes, tomada
isoladamente, exerce influência na taxa de corrosão. Enquanto que o teor de inibidor não
exerceu influência significativa se tomado de forma isolada.
Ao analisar-se a intensidade da influência dos fatores (pela comparação do valor
do F
cal
e F de Fisher), pode-se constatar que a variável que mais influenciou a taxa de
corrosão foi o inibidor, seguido pela variável teor de cloretos.
Com relação às interações duplas e triplas, pode-se afirmar que o resultado
107
global indica uma sinergia somente entre os fatores inibidor e teor de inibidor, uma vez que
as demais interações resultaram em não significativas.
No caso da interação, inibidor e teor de inibidor, ser significativa, por exemplo,
isto indica que o efeito do tipo de inibidor sobre a taxa de corrosão é alterado em função do
teor de inibidor e vice-versa. Por conseguinte, pode-se dizer que o desempenho do teor de
inibidor depende do inibidor utilizado. As demais interações duplas e triplas resultaram não-
significativas, denotando que os fatores individuais dessas interações exercem influência
significativa na taxa de corrosão, com a ressalva que o efeito que cada fator individual
exerce não é afetado pelos efeitos dos outros fatores considerados na interação. Por
exemplo, o tipo de inibidor exerce influência significativa nos valores resultantes de taxa de
corrosão eletroquímica independentemente dos teores de cloreto considerados na análise e
vice-versa.
Tendo em vista a influência das variáveis, inibidor e teor de inibidor mostrarem-
se significativas, realizou-se a comparação múltipla de médias pelo método de Ducan, cujos
resultados são apresentados a seguir.
A Tabela 5.2 expressa os resultados de agrupamento de médias pelo método de
Ducan. Analisando essa tabela, percebe-se que o teste de Ducan resultou em três grupos
distintos, sendo os melhores desempenhos os dos inibidores base nitrito de sódio e nitrito de
cálcio, que se situam em um mesmo grupo, apresentando os mais baixos valores médios de
taxa de corrosão global (para cada inibidor). As amostras com tanino e molibdato de sódio
foram as que apresentaram uma dispersão nos resultados maior que a dos demais
inibidores estudados, e também respectivamente, os valores médios globais de i
corr
mais
altos. Estes resultados evidenciam que as amostras com esses inibidores foram que
apresentaram maior propensão à corrosão dentre todas as amostras de inibidores
avaliadas. A amina apresentou um comportamento intermediário entre os nitritos e o tanino
e o molibdato de sódio.
108
Tabela 5.2 – Estimativa da média dos valores da taxa de corrosão para cada tipo de inibidor,
onde três grupos se diferem significativamente.
Icorr (µA/cm
2
)
Inibidor
Média
1 2 3
nitrito de sódio 0,27 ****
nitrito de cálcio 0,29 ****
amina 0,40 ****
tanino 0,45 ****
molibdato de sódio 0,53 ****
Na Figura 5.21 apresenta-se o resultado do agrupamento de médias de taxa de
corrosão pelo método de Ducan para cada teor de inibidor. A variável, teor de inibidor não foi
estatiscamente significativa quando da análise de variância, e por isso não houve separação
desses valores em grupos distintos, contudo é necessário observar que a disposição geral das
médias ressalta que o valor de 4% de inibidor apresenta um valor de taxa de corrosão
discretamente menor que os valores de 1% e 2,5%.
Figura 5.21 – Estimativa da média dos valores médios globais de taxa de corrosão, com seu
erro padrão e desvio padrão, para cada teor de inibidor.
A Figura 5.22 apresenta a estimativa da média global da taxa de corrosão, com
seu erro padrão e desvio padrão, para cada um dos teores de cloretos estabelecidos na
presente pesquisa. O teste de Ducan resultou em cinco grupos distintos. Pode-se observar da
comparação entre as médias gerais, que existe uma nítida tendência de maior
desenvolvimento à corrosão à medida que se aumenta o teor de cloretos nas amostras
109
analisadas, o que é um resultado absolutamente esperado.
Figura 5.22 – Estimativa da média dos valores médios globais de taxa de corrosão, com seu
erro padrão e desvio padrão, em função do teor de cloretos. Em destaque
definem-se os grupos que se diferem significativamente.
Buscando classificar os inibidores quanto à sua performance geral (que inclui a
análise do tipo e do teor de inibidor), procedeu-se uma comparação múltipla de médias de
todos os teores de cloreto para cada inibidor e teor de inibidor (única medida englobando de
todos os percentuais de cloreto para cada tipo e teor de inibidor). Esta análise consta da
Tabela 5.3.
Grupo 1
Grupo 2
Grupo 3
Grupo 4
Grupo 5
110
Tabela 5.3 – Teste de Ducan e formação de diferentes grupos para amostras submetidas a
ação de cloretos.
Icorr (µA/cm
2
)
Inibidor
Teor de Inibidor
(%)
Média
1 2 3 4
nitrito de sódio 4 0,21 ****
nitrito de cálcio 1 0,25 ****
nitrito de cálcio 4 0,28 **** ****
nitrito de sódio 1 0,28 **** ****
tanino 2,5 0,29 **** **** ****
nitrito de sódio 2,5 0,30 **** **** ****
nitrito de cálcio 2,5 0,33 **** **** ****
molibdato de sódio 4 0,33 **** **** ****
amina 4 0,34 **** **** ****
amina 2,5 0,42 **** ****
amina 1 0,44 ****
tanino 1 0,45 ****
molibdato de sódio 1 0,59 ****
tanino 4 0,61 ****
molibdato de sódio 2,5 0,67 ****
a.2 Etapa 2 – Análise dos teores otimizados incluindo a situação de referência
Após realizar o agrupamento de média no subitem anterior, verificou-se que o
Teste de Ducan resultou em quatros grupos, onde se procedeu a análise na Etapa 2,
considerando os menores teores dos inibidores de melhor desempenho técnico, ou seja, os
menores teores de um mesmo grupo do teste de Ducan (Tabela 5.3). Nesta Tabela, é
possível verificar sobreposição de grupos entre os grupos 1 a 3. O nitrito de cálcio 1% se
coloca isoladamente no grupo 1. Considerando a faixa de sobreposição e também levando-
se em conta os menores teores (dentro dessa faixa) e o limite superior de 0,50 µA/cm
2
para
taxa de corrosão restaram os seguintes inibidores e teores: nitrito de sódio 1%, tanino 1%,
amina 1% e molibdato de sódio 4%, além do nitrito de cálcio 1% (conforme comentário
anterior). Estes, portanto são os “teores otimizados” no ataque por cloretos, que
prosseguem para a Etapa 2 do estudo, juntamente com a situação de referência (solução
sem aditivo inibidor de corrosão).
Na Tabela 5.4 são apresentados os resultados de análise de variância para os
efeitos principais dos inibidores de corrosão tomados em seus teores otimizados conforme
abordagem seguida no subitem anterior; onde se podem observar os efeitos individuais das
variáveis teores de cloretos e tipo de inibidor.
111
Tabela 5.4 - Resultados da análise de variância (ANOVA) realizada com os dados de taxa de
corrosão para os teores de inibidores otimizados.
Efeitos SQ GL MQ F
cal
F
tab
Resultado
Modelo 21,71 1 21,71 445,00 4,07 significativo
Inibidor 10,55 5 2,11 43,26 2,44 significativo
Teor de cloretos 3,11 6 0,52 10,60 2,32 significativo
Inibidor x Teor de
cloretos (%)
4,93 30 0,16 3,37 1,73 significativo
Erro (resíduo) 2,05 42 0,05 - - -
Total 20,63 83 - - - -
R
2
mod
= 0,95, sendo R
2
= 1- SQ
erro
/SQ
total
R
mod
= 0,90
Onde:
SQ = Soma dos quadrados; GL = grau de liberdade; MQ = Média dos quadrados;
F = Parâmetro de Fisher para o teste de significância dos efeitos;
Resultado = Resultado da análise, com a indicação se o efeito é significativo ou não;
R
2
mod
= coeficiente de determinação do modelo e
R
mod
= Coeficiente de correlação do modelo.
A ANOVA mostrou que os efeitos individuais das variáveis, inibidor e teor de
cloretos são estatiscamente significativos a um nível de confiança de 95%. Logo, isto quer
dizer que cada uma dessas variáveis, tomadas isoladamente, exerce influência na taxa de
corrosão.
Com relação à interação dupla, pode-se afirmar que o resultado global indica
sinergia entre os fatores tipo inibidor e teor de cloretos. No caso da interação tipo inibidor e
teor de cloretos, ser significativa, por exemplo, isto indica que o efeito do tipo de inibidor
sobre a taxa de corrosão é alterado em função do teor de cloretos e vice-versa. Por
conseguinte, pode-se afirmar que o desempenho do tipo de inibidor depende do teor de
cloretos.
Ao analisar-se a intensidade de influência dos fatores quando os aditivos
inibidores são tomados em seus teores otimizados, pode-se constatar que a variável mais
influente na taxa de corrosão foi o inibidor, que resultou indiscutivelmente no efeito mais
importante, seguido pelo teor de cloretos (Figura 5.23). É possível verificar que o valor de
F
cal
para variável tipo de inibidor (F
cal
= 43,26) é bem maior que o F
cal
para o teor de cloretos
(F
cal
= 10, 60), o que ratifica essa afirmativa. Ao se efetuar a comparação múltipla de médias
(Duncan) considerando a variação do tipo de inibidor (seus teores otimizados e incluindo
referência), percebe-se, na figura 5.23, que há a separação em dois grupos estatisticamente
diferentes, a saber: um grupo em que as taxas de corrosão são significativamente mais
baixas (grupo de todas as soluções com inibidores em seus teores otimizados) e um grupo
112
de taxa de corrosão mais alta, constituindo da situação de referência.
Figura 5.23 – Estimativa da média dos valores médios globais de taxa de corrosão para cada
inibidor tomado em seus teores otimizados , com seu erro padrão e desvio
padrão.
a.3 Classificação dos inibidores com base no desempenho técnico e levando-se em conta a
questão econômica
Os custos, em valores de mercado, para os inibidores utilizados na pesquisa,
com suas respectivas fontes (revendedores ou fabricantes), são apresentados a seguir na
Tabela:
Tabela 5.5 – Custos dos inibidores de corrosão
Inibidor Preço por kg (R$) Fonte
nitrito de sódio 24,00 MAXLAB (2008)
nitrito de cálcio 2,44 GRACE (2008)
molibdato de sódio 508,00 MAXLAB (2008)
tanino 3,28 TANAC (2008)
amina 17,13 SIKA (2008)
Com base, então, na análise estatística, sintetizada, principalmente, nas Tabelas
5.3 e 5.4, e na Figura 5.23, que expressa o desempenho técnico comparativo entre os
inibidores em seus teores otimizados, assim como levando-se em conta a questão
econômica, com base no custo unitário referido anteriormente e nos teores de inibidores,
113
tem-se a possibilidade de se proceder uma análise custo-benefício. Esta análise produz a
seguinte seqüência dos inibidores de corrosão, em ordem decrescente de interesse e
importância: nitrito de cálcio 1%, nitrito de sódio 1%, tanino 1%, amina 1% e molibdato de
sódio 4%.
O inibidor molibdato de sódio 4% no tocante ao ataque por cloretos apresentou a
rigor um desempenho geral inferior em relação aos outros inibidores, tendo amina e o tanino
resultados gerais um pouco melhores. Justamente o teor de 4% de molibdato de sódio foi a
única situação desse inibidor passível de compatibilidade técnica com outros, principalmente
com os nitritos. Todavia, o elevado custo financeiro desse inibidor o inviabiliza para
empregos práticos, tanto pelo seu alto custo unitário quanto pelo alto teor em que ele
”respondeu’’ tecnicamente (4%).
b. Carbonatação
Assim como adotado para amostras atacadas por cloretos, o modelo adotado foi
a ANOVA fatorial completa em duas etapas distintas. Na primeira etapa de análise foram
avaliadas as variáveis teor de inibidor e inibidor (exceto o nível de referência). Na segunda
etapa de análise foi avaliada a variável inibidor (tomados os inibidores em seus teores
otimizados, incluso o nível de referência).
Como limite crítico máximo de taxa de corrosão para o fim de julgamento para os
inibidores adotou-se a intensidade de corrosão considerada aceitável de até 0,50 µA/cm
2
,
conforme Alonso e Andrade (2001).
b.1 Etapa 1- análise global excetuando-se a situação de referência
Os resultados individuais da taxa de corrosão foram submetidos a uma análise
estatística de variância (ANOVA). A Tabela 5.6 apresenta os resultados obtidos na ANOVA,
onde os valores de “F
calculados
(F
cal
)” foram comparados com os valores de “F
tabelados
(F
tab
)”
para um nível de significância de 5%. O valor de Ftab é igual a Fα = 0,05 (ν1, ν2), sendo
que ν1 e ν2 são os graus de liberdade do efeito avaliado e do resíduo, respectivamente.
Tabela 5.6 - Resultados da análise de variância (ANOVA) realizada com os dados de taxa de
corrosão, para as variáveis independentes consideradas no modelo estatístico.
Efeitos SQ GL MQ F
cal
F
tab
Resultado
Modelo 2,06 1 2,06 1138,70 4,54 Significativo
Inibidor 0,127 4 0,03 17,50 3,06 Significativo
Teor de inibidor (%) 0,01 2 0,01 0,73 3,68 Não-significativo
Inibidor x Teor de
inibidor (%)
0,62 8 0,08 43,1 2,64 Significativo
Erro (resíduo) 0,03 15 0,01 - -
Total 0,78 29 - - -
R
2
mod
= 0,96, sendo R
2
= 1- SQ
erro
/SQ
total
R
mod
= 0,98
114
Onde:
SQ = Soma dos quadrados; GL = grau de liberdade; MQ = Média dos quadrados;
F = Parâmetro de Fisher para o teste de significância dos efeitos;
Resultado = Resultado da análise, com a indicação se o efeito é significativo ou não;
R
2
mod
= coeficiente de determinação do modelo e
R
mod
= Coeficiente de correlação do modelo.
Esta análise mostrou que o modelo fatorial adotado é significativo, uma vez que
o valor do F
cal
foi bem maior que F
tab
(1138,70 >> 4,54). Outro aspecto importante, é o alto
valor do coeficiente de determinação (R
2
mod
), igual a 0,96, o que significa que 96% da
variação total dos dados é explicada por este modelo.
A ANOVA também mostrou que o efeito individual do fator tipo de inibidor é
estatiscamente significativo a um nível de confiança de 95%, enquanto que o teor de inibidor
não exerceu influência significativa quando tomado isoladamente.
Com relação à interação dupla, pode-se dizer que o resultado global indica uma
sinergia entre os fatores tipo e teor de inibidor. No caso dessa interação, o fato de ela ser
significativa indica que o efeito do inibidor sobre a taxa de corrosão é alterado em função do
teor de inibidor e vice-versa.
Tendo em vista que as variáveis mostraram-se significativas, realizou-se a
comparação múltipla de médias pelo método de Ducan, com o objetivo de agrupar as
médias que não diferem significativamente entre si.
Na Tabela 5.7 são mostrados os resultados de agrupamento de médias pelo
método de Ducan para as barras submetidas à ação da carbonatação. Analisando essa
tabela, percebe-se que teste de Ducan resultou em quatro grupos distintos, sendo os
melhores desempenhos os dos inibidores base nitrito de sódio (2,5%) e nitrito de cálcio
(2,5%). As amostras tiveram médias globais muito próximas, sendo que as amostras com
molibdato de sódio e amina foram as que apresentaram uma dispersão nos resultados maior
que a dos demais inibidores estudados. Os inibidores tanino (1%) e molibdato de sódio (1%)
apresentaram um comportamento intermediário entre os nitritos e amina. Os resultados
evidenciam de uma forma geral, que as amostras com o inibidor amina são menos
resistentes à corrosão em comparação aos demais.
115
Tabela 5.7 - Valores médios globais da taxa de corrosão para carbonatação em função do
inibidor.
Icorr (µA/cm
2
)
Inibidor
Média
1 2 3 4
nitrito de sódio 0,18 ****
nitrito de cálcio 0,22 **** ****
amina 0,26
****
tanino 0,28 ****
****
molibdato de sódio 0,37
****
Na Figura 5.24 apresenta-se o resultado do agrupamento de médias de taxa de
corrosão pelo método de Ducan para cada teor de inibidor. Assim como para o ataque de
cloretos, a variável teor de inibidor para carbonatação não foi estatiscamente significativa
quando da análise de variância, e por isso não houve separação desses valores em grupos
distintos, contudo é necessário observar que a disposição geral das médias ressaltam que o
valor de 2,5% de inibidor apresenta uma maior dispersão se comparados aos demais teores
analisados.
Figura 5.24 – Valores médios globais da taxa de corrosão para carbonatação em função do
teor de inibidor.
Para classificar os inibidores quanto à sua perfomance geral (que se inclui
análise do tipo e do teor de inibidor) procedeu-se uma comparação múltipla de médias pelo
teste de Ducan, em que se comparam as médias das taxas de corrosão para cada tipo e
teor de inibidor. Esta análise consta na Tabela 5.8.
116
Tabela 5.8 – Teste de Ducan e os diferentes grupos formados para as barras de aço
submetidas a ação da carbonatação.
Icorr (µA/cm
2
)
Inibidor
Teor de Inibidor
(%)
Média
1 2 3 4 5 6
nitrito de sódio 2,5 0,08 ****
nitrito de cálcio 4 0,12 **** ****
nitrito de sódio 4 0,12 **** ****
molibdato de sódio 2,5 0,14 **** **** ****
nitrito de cálcio 2,5 0,15 **** **** ****
tanino 1 0,17 **** **** ****
molibdato de sódio 1 0,19 **** ****
amina 4 0,22 **** ****
tanino 2,5 0,22 **** ****
amina 1 0,23 ****
nitrito de sódio 1 0,33 ****
nitrito de cálcio 1 0,38 ****
tanino 4 0,39 ****
molibdato de sódio 4 0,51 ****
amina 2,5 0,66 ****
b.2 Etapa 2 – análise dos teores otimizados incluindo a situação de referência
Após realizar o agrupamento de médias no subitem anterior, o Teste de Ducan
resultou em seis grupos, conforme mostra a Tabela 5.7, onde procedeu-se a análise dos
teores na Etapa 2, considerando os menores teores de inibidores de melhor desempenho
técnico, ou seja, os menores teores do teste de Ducan da tabela. Nesta Tabela 5.7, é
possível verificar sobreposição de grupos entre o 2 e 3. O nitrito de sódio 2,5% se coloca
isoladamente no grupo 1, considerando a faixa de sobreposição e também levando-se em
conta os menores teores (dentro dessa faixa) e o limite superior de 0,50 para a taxa de
corrosão, restaram os seguintes inibidores e teores: nitrito de cálcio (2,5%), tanino (1%),
molibdato de sódio (1%), amina (1%) e nitrito de sódio (2,5%) (citado anteriormente). Estes,
portanto, são os ‘’teores otimizados’’ para o ataque por carbonatação, que prosseguem para
a Etapa 2 do estudo, juntamente com a situação de referência (solução sem aditivo inibidor
de corrosão).
Na Tabela 5.9 são apresentados os resultados de análise de variância para os
efeitos principais dos inibidores de corrosão tomados em seus teores otimizados conforme
abordagem seguida no subitem anterior; onde se pode observar o efeito individual da
variável tipo de inibidor.
117
Tabela 5.9 - Resultados da análise de variância (ANOVA) realizada com os dados de taxa de
corrosão, para as variáveis independentes consideradas no modelo estatístico.
Efeitos SQ GL MQ F
cal
F
tab
Resultado
Modelo 2,24 1 2,39 1092,24 6,61 Significativo
Inibidor 2,98 5 0,60 291,19 5,05 Significativo
Erro (resíduo) 0,01 5 0,01 - - -
Total 2,99 10 - - - -
R
2
mod
= 0,99, sendo R
2
= 1- SQ
erro
/SQ
total
R
mod
= 0,99
Onde:
SQ = Soma dos quadrados; GL = grau de liberdade; MQ = Média dos quadrados;
F = Parâmetro de Fisher para o teste de significância dos efeitos;
Resultado = Resultado da análise, com a indicação se o efeito é significativo ou não;
R
2
mod
= coeficiente de determinação do modelo e
R
mod
= Coeficiente de correlação do modelo.
A ANOVA mostrou que o efeito individual do fator tipo de inibidor resultou
estatiscamente significativo a um nível de confiança de 95%. Isto quer dizer que essa
variável exerce influência na taxa de corrosão. Ao se efetuar a comparação múltipla de
médias considerando a variação do tipo de inibidor (em seus teores otimizados e incluindo
referência), verifica-se na Tabela 5.10, que há separação em três grupos estatiscamente
diferentes, a saber: um grupo em que a taxa de corrosão é significativamente desprezível
(grupo formado pelo nitrito de sódio 2,5%); o segundo por taxas significativamente mais
baixas (nitrito de cálcio 2,5% e molibdato de sódio 1%) e um terceiro por taxa de corrosão
mais alta, constituído da situação de referência.
Tabela 5.10 - Valor médio da taxa de corrosão para cada inibidor tomado em seus teores
otimizados.
Icorr (µA/cm
2
)
Inibidor
Média
1 2 3
nitrito de sódio 2,5% 0,08 ****
nitrito de cálcio 2,5% 0,15 **** ****
tanino 1% 0,17 **** ****
molibdato de sódio 1% 0,19 **** ****
amina 1% 0,23 ****
referência 1,97 ****
b.3 Classificação dos inibidores com base no desempenho técnico e levando-se conta a
questão econômica
Os custo, em valores de mercado para os inibidores utilizados na pesquisa com
sua respectiva fontes (revendedores ou fabricantes) foram citados na alínea a do subitem
118
5.1.4.
Portanto, com base na análise estatística, principalmente nas tabelas anteriores
que expressam o desempenho técnico comparativo entre os inibidores em seus teores
otimizados, bem como levando-se em consideração a questão econômica, com base no
custo unitário referido anteriormente e nos teores de inibidores tem-se a possibilidade de se
proceder uma análise do custo-benefício. Esta análise reproduz a seguinte seqüência de
corrosão em ordem decrescente de interesse e importância: nitrito de sódio (2,5%), nitrito de
cálcio (2,5%), tanino (1%), molibdato de sódio (1%) e amina (1%).
Os inibidores base nitrito de sódio (2,5%) e nitrito de cálcio (2,5%),
apresentaram, a rigor, um desempenho geral inferior ao apresentado pelo ataque por
cloretos, onde os resultados gerais indicam perfomance superior aos demais aditivos
analisados em pequenas concentrações. Isto pode ser justificado em função dos nitritos se
decomporem em nitrato à medida que o pH diminui e se aproxima de 7. E os nitritos
reagem quando o processo corrosivo se inicia e não houve corrosão ativa para as amostras
submetidas a carbonatação. Contudo, verificou-se que para carbonatação foram
necessários maiores teores de inibidores para serem passíveis de competitividade técnica
com os demais aditivos adotados para a presente pesquisa. Por conseguinte, elevaram-se
os custos financeiros desses dois inibidores, o que pode inviabilizar seu uso para empregos
práticos para ataque por carbonatação, por responder tecnicamente em um maior teor ao
comparado com os demais aditivos.
5.2 RESULTADOS ELETROQUÍMICOS PARA OS INIBIDORES DE CORROSÃO
TOMADOS EM SEUS TEORES OTIMIZADOS
Neste item são apresentados e discutidos os resultados das medidas de
potencial e taxas de corrosão para os inibidores de corrosão tomados em seus teores
otimizados.
Para a monitorização eletroquímica, nesta fase, utilizou-se um tempo global de
ensaio de cerca de três vezes maior que do item 5.1, devido ao acréscimo da técnica de
impedância eletroquímica, o que resultou em aproximadamente 6 horas de monitoramento
para cada amostra avaliada.
5.2.1 Potenciais de corrosão sob a ação de cloretos
A Figura 5.25 mostra o monitoramento dos valores de potencial de corrosão
(mV, ECS) para os inibidores tomados em seus teores otimizados (nitrito de sódio 1%, nitrito
cálcio 1%, molibdato de sódio 4%, amina 1% e tanino 1%) em função dos teores de
cloretos.
119
As amostras de referência inicialmente apresentavam valores de potenciais que
correspondiam à região de incerteza de corrosão (pelos critérios da ASTM C 876), com
medidas da ordem de -254 mV. Para essas amostras sem aditivo inibidor e na presença de
cloretos em concentrações (em massa) de até 3,5%, verificou-se baixa probabilidade de
corrosão somente na concentração de 0,5% de cloretos, e a partir daí observou-se uma
tendência de alta probabilidade devido à solução agressiva contendo cloreto, que fez com
que os valores de potenciais tendessem para o estado de maior probabilidade de corrosão
ativa, atingindo patamares da ordem de -390 mV ao final do ensaio.
Dos resultados apresentados para as amostras onde se utilizou o aditivo inibidor
de corrosão nitrito de sódio 1%, observa-se comportamento similar ao obtido no item 5.1,
onde as medidas experimentais permaneceram praticamente inalteradas até o final do
ensaio, com leves alterações até 3,5% de cloretos. Estas amostras possuíam, desde as
medidas iniciais do ensaio, potenciais de que indicavam incerteza de corrosão, com valores
da ordem de -204 mV, atingindo no final do período -248 mV. As medidas de potenciais não
se deslocaram para valores mais eletropositivos, e suas medidas começaram evoluindo
para medidas mais eletronegativas. Isto pode ter ocorrido em função da variabilidade do
ensaio, característica do inibidor em apresentar comportamento dito perigoso, caso não seja
utilizado na concentração adequada para reduzir o processo corrosivo, e ainda maior tempo
de exposição ao ataque por cloretos. A taxa de corrosão para essa amostra, como será
discutido posteriormente, apresentava até o teor de 3,5% de cloretos uma medida que
poderia ser considerada baixa, mesmo com os valores de potenciais tendo sido deslocados
para valores mais eletronegativos.
Para as amostras analisadas para o inibidor molibdato de sódio 4%, estas
mostraram um comportamento bem próximo ao das amostras referências para a
concentração de até 1,5% de cloretos. Para o teor analisado do inibidor, só houve inibição
efetiva da corrosão nas pequenas concentrações de cloretos, entre 0,5% a 1%.
De todo modo, pode-se verificar que no final dos ensaios para o teor de 4% de
molibdato de sódio, que as medidas de potenciais atingiram valores da ordem de –310 mV
para o aditivo (com 3,5% de cloretos). Nota-se que as curvas de potenciais evoluíram para
valores mais eletronegativos para todas as concentrações de cloretos.
As amostras de nitrito de cálcio 1% não apresentaram comportamento
rigidamente similar ao apresentado no subitem 5.1.1 alinea c, onde os valores de potenciais
eram sempre deslocados para valores mais eletropositivos. De toda forma, desde o inicio do
ensaio, os valores de potenciais de corrosão indicavam baixa probabilidade de atividade de
corrosão para o teor de nitrito de cálcio 1%, permanecendo assim até a concentração de
2,5%, de cloretos; e a partir daí, as medidas atingiram um estado de maior probabilidade de
corrosão ativa, muito embora sem se afastar muito do limite de -276 mV. O potencial atingiu
120
valores da ordem de –297 mV com 3,5% de cloretos, enquanto o referência possuía medida
de –390 mV nesse teor de cloretos. As duas amostras se encontram na região de maior
probabilidade de corrosão ativa, de acordo com ASTM C-876.
Já as amostras com tanino 1% encontravam inicialmente na região de incerteza,
de acordo com ASTM C 876 , com valores da ordem de -239 mV.
O inibidor base tanino com 1% avaliado, mesmo nas pequenas concentrações
de cloretos deslocou as medidas de potenciais para valores mais eletronegativos, possuindo
comportamento similar a curva do sistema de referência até a concentração de 3% de
cloretos. A partir daí, os valores para o teor de 1% do inibidor, ao final com 3,5% de cloretos
atingiu valores da ordem de -455 mV inferior ao referência que apresentou -390 mV. Este
comportamento pode ser justificado pelo maior tempo de ataque com a inclusão de ensaios
eletroquímicos adicionais, e pela rápida aderência deste inibidor junto às paredes da célula
eletroquímica. Este inibidor não manteve a sua eficiência ao longo do tempo. É pertinente
lembrar, contudo, que mesmo com um período de despassivação mais rápida do aço, isso
não significa maior intensidade do processo corrosivo para as amostras com o teor de 1%
de tanino se comparados à amostra de referência.
O inibidor base amina deslocou o potencial para valores mais positivos para as
concentrações de até 2,5% de cloretos, permanecendo em uma zona de provável
passivação por maior tempo. A partir desta concentração de cloretos, as medidas de
potenciais possuem a tendência de se tornarem mais eletronegativas até atingirem o estado
de maior probabilidade de corrosão ativa. Ao final do período de ensaio, os potenciais para o
inibidor base amina foram da ordem de -294 mV.
121
-600
-500
-400
-300
-200
-100
0
00,511,522,533,5
Teor de cloretos (% em massa)
Ecorr (mV, ECS)
Referência Amina 1% Nitrito de sódio 1%
Tanino 1% Molibdato de sódio 4% Nitrito de cálcio 1%
Figura 5.25 - Potenciais de corrosão variando com a concentração de cloretos para os
inibidores tomados em seus teores otimizados. Situação: barras atacadas por
cloretos (Medidas feitas com eletrodo de referência de calomelano saturado –
ECS).
5.2.2 Potenciais de corrosão sob a ação da carbonatação
Neste subitem são apresentados e discutidos os resultados das medidas de
potencial eletroquímico de corrosão, sob a ação da carbonatação, para os inibidores de
corrosão nitrito de sódio 2,5%, molibdato de sódio 1%, nitrito de cálcio 2,5%, tanino 1% e
amina 1% (Figura 5.26).
As amostras de referência inicialmente apresentavam valores de potenciais que
correspondiam à região de incerteza de corrosão da ordem de –217 mV (pelos critérios da
ASTM C 876). Para essas amostras sem aditivo inibidor e na presença de CO
2
com redução
do pH para 8,55, verificou-se no final dos ensaios experimentais alta probabilidade de
corrosão, devido à possível ruptura da película passivadora do aço, fazendo com que os
potenciais tendessem para o estado de maior probabilidade de corrosão ativa, atingindo
< 10%
incerta
> 90%
122
valores da ordem de -633 mV.
Nota-se que os resultados encontrados para o inibidor nitrito de sódio 2,5%
evoluíram para valores muito mais eletropositivos se comparados com o ataque por cloretos.
O teor de 2,5% do inibidor de nitrito de sódio possuía antes da carbonatação
medidas de potenciais da ordem de -184 mV atingindo valores da ordem -85 mV, o que
indica estado de menor probabilidade de corrosão, provavelmente de passivação, realçando
o forte efeito inibidor desse aditivo.
Os resultados das medidas de potenciais de corrosão para o inibidor molibdato
de sódio 1% mostram que os valores de potenciais para este aditivo são mais eletropositivos
em comparação ao sistema com cloretos, com comportamento similar ao do subitem 5.1.2 -
alínea b. Os valores de potenciais para o teor de 1% de inibidor, depois da carbonatação,
foram de -14 mV. Essa medida indica um estado de menor probabilidade de corrosão,
indicativo de passivação do aço. Se comparado ao sistema de referência, que apresentou
um potencial de -633 mV, é possível identificar um efeito significativamente positivo desse
inibidor.
O teor de nitrito de cálcio 2,5% analisado apresentou ao final do ensaio medidas
de potencial de -62 mV , enquanto o sistema referência apresentava -633 mV (estado
indicativo de corrosão ativa). Conforme os resultados obtidos, pode-se identificar também
um efeito inibidor pronunciado desse aditivo.
Comparando-se os resultados obtidos para as amostras com o inibidor base
tanino 1%, pode-se observar que o teor analisado possui valores muito mais eletronegativos
de potenciais que os mostrados para o ataque por cloretos e carbonatação apresentados no
subitem 5.1.2 - alínea d.
Para esse teor de 1% de tanino, os valores de potenciais após o ataque pelo
CO
2
indicaram medidas correspondentes a um estado de probabilidade de corrosão ativa,
equivalente a medidas da ordem de -658 mV. Não houve, portanto, efetiva inibição da
corrosão por carbonatação pelo aditivo. À medida que eram monitoradas as amostras com
tanino por maior tempo, verificava-se que este aditivo aderia-se às paredes do recipiente da
célula eletroquímica de corrosão (que continha a solução aquosa), formando um corpo de
fundo e impedindo que ocorresse maior contato e penetração do tanino à superfície
metálica. Provavelmente, isso fazia com que o filme de proteção formado apresentasse
defeitos, tornando-se assim suscetível ao ataque por agentes agressivos. As medidas de
potenciais para este inibidor são discretamente superiores ao apresentado pelo sistema de
referência, que também foi atacado por CO
2
, e que possui medidas da ordem de -633 mV.
O teor de amina de 1% apresentou valores de potenciais que se encontram na
região de menor probabilidade de corrosão ao final do ensaio, apresentando valores mais
positivos de potenciais do que a amostra antes do ataque, com valores da ordem de -86 mV,
123
enquanto o referência já apresentou ao final do ensaio, conforme comentado, resultados de
processo corrosivo instalado, com medidas da ordem de -633 mV.
-700 -600 -500 -400 -300 -200 -100 0
Referência
Nitrito de sódio 2,5%
Amina 1%
Molibdato de sódio 1%
Nitrito de cálcio 2,5%
Tanino 1%
Ecorr (mV, ECS)
Antes da carbonatação Depois da carbonatação
Figura 5.26 - Potenciais de corrosão variando com os teores de inibidores otimizados.
Situação: barras atacadas por carbonatação (Medidas feitas com eletrodo de
referência de calomelano saturado – ECS).
5.2.3 Taxa de corrosão eletroquímica estimada através da técnica de resistência de
polarização (Rp)
Neste subitem são apresentados e discutidos os resultados do estudo da taxa de
corrosão instantânea para os inibidores tomados em seus teores otimizados, obtidos
mediante o emprego da técnica de resistência de polarização.
a. Taxa de corrosão instantânea sob a ação de cloretos
Os resultados médios das medidas de taxa de corrosão (I
corr
) para as barras
ensaiadas foram esboçadas em gráficos do tipo taxa de corrosão versus variação do teor de
cloretos para os diversos inibidores de corrosão nitrito de sódio 1%, molibdato de sódio 4%,
nitrito de cálcio 1%, tanino 1% e amina 1%. Os resultados obtidos são apresentados a
seguir na Figura 5.27.
Como critério de avaliação dos valores da taxa de corrosão como citado
anteriormente para o estudo exploratório, adotou-se o proposto por Andrade e Alonso
(2001), conforme descrito no item 4.4.2.
Os valores das taxas de corrosão para as amostras de referência em
< 10%
> 90% incerta
124
concentrações de cloretos até (1,5%) mostraram um grau de corrosão “desprezível”
conforme critérios estabelecidos por Andrade e Alonso (2001). No entanto, à medida que se
acrescentavam cloretos, o sistema de referência demonstrava uma tendência de evolução
da taxa de corrosão ao longo do ensaio para uma zona de corrosão ativa, até atingir no final
das medidas experimentais valores da ordem de 1,28 µA/cm
2
(com 3,5% de cloretos). O
valor da taxa de corrosão foi aumentado em cerca de sete vezes ao final do ensaio.
Para as amostras onde foram utilizados os inibidores de corrosão base nitrito de
sódio 1%, observa-se que os valores das taxas de corrosão permaneceram até o final do
período de ensaio em uma zona em que o grau de corrosão é considerado “baixo”. Os
valores das medidas da taxa de corrosão no final do ensaio foram da ordem de 0,22 µA/cm
2
,
portanto, significativamente menores do que o sistema referência, demonstrando a sua
eficiência de inibição para todas as concentrações de cloretos analisadas.
As amostras de referência e com o inibidor base molibdato de sódio 4%, no
início das medidas experimentais, apresentavam taxas de corrosão similares, que só
diferenciam após o acréscimo cloretos, comprovando a efetiva inibição deste aditivo.
Destaca-se que o teor de 4% do inibidor molibdato de sódio, atingiu valores de
0,22 µA/cm
2
na concentração de 3,5% de cloretos, o que denota um grau de corrosão baixo
no final do ensaio, e possui valores inferiores que o apresentado para o sistema de
referência. Os resultados obtidos para esse teor são similares aos encontrados em
pesquisas por Feliu et al. (1996). Prontamente, pode-se afirmar que para esse teor houve
inibição efetiva para concentrações de cloretos até 3,5%.
Para o inibidor nitrito de cálcio 1%, as amostras demonstraram uma tendência
de permanecerem em uma zona em que o grau de corrosão pode ser considerado “baixo”,
mesmo com o acréscimo das concentrações de cloretos. No início das medidas
experimentais, as amostras apresentaram taxas de corrosão superiores ao sistema de
referência. A partir do acréscimo de maiores concentrações de cloretos suas taxas de
corrosão tornaram-se relativamente menores que as apresentadas pelo sistema referência,
comprovando a sua eficiência inibidora.
O teor de 1% de tanino apresentou inibição efetiva nas concentrações de
cloretos até 3,5%. Ao longo do ensaio verificou-se que as amostras com tanino oscilaram
entre um grau de corrosão desprezível a baixo, permanecendo assim até o final do ensaio,
onde atingiu respectivamente, valores da ordem de 0,25 µA/cm
2
, enquanto o referência
apresentou 1,28 µA/cm
2
(com 3,5% de cloretos).
As amostras com o inibidor base amina 1%, no início das medidas
experimentais, apresentavam taxas de corrosão superiores ao sistema de referência.
Contudo, a partir do acréscimo de maiores concentrações de cloretos suas taxas de
corrosão tornaram-se relativamente menores que as apresentadas pelo sistema referência,
125
principalmente a partir de 1% de cloretos, comprovando a sua eficiência inibidora, reduzindo
o processo corrosivo. Esse inibidor permaneceu durante todo o período de ensaio em uma
zona correspondente a um grau de corrosão considerado baixo com valores da ordem de
0,49 µA/cm
2
.
0,01
0,1
1
10
100
00,511,522,533,5
Teor de cloretos (% em massa)
icorr (µA/cm
2
)
Referência Amina 1% Nitrito de sódio 1%
Tanino 1% Molibdato de sódio 4% Nitrito de cálcio 1%
Figura 5.27 - Taxa de corrosão instantânea variando com a concentração de cloretos para os
inibidores tomados em seus teores otimizados, estimada eletroquimicamente
através da técnica de resistência de polarização. Situação: aceleração da
corrosão dada pela ação de cloretos.
b. Taxa de corrosão instantânea sob a ação da carbonatação
Os resultados médios das medidas de taxa de corrosão (I
corr
) para as barras
ensaiadas são esboçados em gráficos do tipo taxa de corrosão versus teores otimizados
dos inibidores de corrosão estudados.
Na Figura 5.28 são apresentados os resultados da taxa instantânea de corrosão
devido ao ataque por CO
2
, obtidos mediante o emprego da técnica de resistência de
polarização para o inibidor nitrito de sódio 2,5%, molibdato de sódio 1%, nitrito de cálcio
2,5%, tanino 1% e amina 1%.
Constatou-se ao final do ensaio que para as amostras de referência, o sistema
demonstrou um comportamento correspondente a uma zona em que o grau de corrosão é
Ataque muito importante
Desprezível
Moderado
Baixo
126
considerado ativo, atingindo valores da ordem de 2,00 µA/cm
2
. Desta forma, pôde-se
verificar que o valor da taxa de corrosão foi aumentado em aproximadamente 19 vezes ao
final do ensaio.
Nota-se que para as amostras onde foi utilizado o inibidor de corrosão base
nitrito de sódio 2,5%, observou-se que no final do período de ensaio este se encontrava em
uma zona em que o grau de corrosão oscilava entre desprezível a “baixo”. Os valores das
medidas da taxa de corrosão no final do ensaio para o teor de 2,5% de nitrito de sódio, foi
da ordem de 0,10 µA/cm
2
discretamente menor que o sistema referência.
As amostras com o teor de 1% de molibdato de sódio permaneceu ao final do
período de ensaio com um grau de corrosão que pode ser considerado desprezível.
Destaca-se que a medida obtida foi da ordem de 0,10 µA/cm
2
ao final do ensaio
expressivamente inferior que o apresentado pelo sistema referência que foi de 2,00 µA/cm
2
.
Para as amostras analisadas para o teor de nitrito de cálcio de 2,5%, os valores
das taxas de corrosão foram de 0,15 µA/cm
2
, expressivamente menores que o sistema
referência que resultou em cerca de 2,00 µA/cm
2
.
Em geral, as amostras permaneceram
em uma zona em que o grau de corrosão pode ser considerado “baixo” ao final das medidas
experimentais. Esse comportamento também pôde ser observado no caso do ataque por
cloretos, confirmando a sua relevante capacidade de inibição.
O teor de 1% de tanino apresentou taxa de corrosão da ordem de 0,71 µA/cm
2
ao final do ensaio, correspondente a uma zona em que o grau de corrosão é considerado
moderado. Provavelmente a maior exposição ao ataque e defeitos na película de proteção,
fizeram com que os valores de taxa de corrosão para o inibidor base tanino 1% tendessem
para corrosão ativa.
Em geral, o teor de amina de 1% apresentou valores da ordem de 0,30 µA/cm
2
,
correspondente a uma zona em que o grau de corrosão é considerado baixo, inferior ao
sistema referência.
127
0,01 0,1 1 10 100
Referência
Nitrito de sódio 2,5%
Amina 1%
Molibdato de sódio 1%
Nitrito de cálcio 2,5%
Tanino 1%
Antes da carbonatação Depois da carbonatação
Figura 5.28 - Taxa de corrosão instantânea variando com os teores de inibidores para os
aditivos tomados em seus teores otimizados, estimada eletroquimicamente através da técnica
de resistência de polarização. Situação: barras atacadas por carbonatação.
5.2.5 Resultados de perda de massa e taxa de corrosão gravimétrica
Neste subitem são apresentados os resultados da perda de massa que
expressam a quantidade de massa perdida dentro do período de indução e aceleração da
corrosão, e ainda a taxa de corrosão gravimétrica tanto para cloretos quanto para
carbonatação, expressando a velocidade com que o aço se dissolve dentro do período ativo
de corrosão.
a. Taxa de corrosão gravimétrica para as barras submetidas à ação de cloretos
A Tabela 5.10 apresenta os resultados da perda de massa e de taxa de corrosão
gravimétrica das barras de aço para o ataque por cloretos.
Ataque muito importante
Moderado
Baixo
Desprezível
128
Tabela 5.11 – Taxa de corrosão gravimétrica para as barras submetidas à ação de cloretos
Barras/Inibidor
Perda de
massa (g)
Perda de massa
(%)
Tempo de
ensaio
7
(dias)
Taxa de corrosão
(µA/cm
2
)
referência 1,1884 1,28 0,25 2,84
nitrito de sódio 1% 0,1864 0,20 1 0,11
molibdato de sódio
4%
0,2269 0,25 0,25 0,54
nitrito de cálcio 1% 0,2919 0,31 0,75 0,23
tanino 1% 0,1807 0,19 0,125 0,86
amina 1% 0,2028 0,22 0,75 0,16
Os valores da taxa de corrosão gravimétrica são um pouco mais altos que os
valores da taxa de corrosão eletroquímica para o sistema de referência, molibdato de sódio
4%, nitrito de cálcio 1% e tanino 1%. Sobre esta questão, cabe o comentário de que, além
das diferenças entre os dois métodos (cada um com suas peculiaridades: adoções,
condições de contorno, aspectos operacionais – executivos, etc.), o método eletroquímico
produz uma medida instantânea, enquanto o método gravimétrico reflete a dissolução do
aço de todo um período de corrosão ativa. Dessa forma, a tendência de aproximação de
resultados entre os dois métodos implicaria a realização de várias medidas eletroquímicas
durante o período de corrosão ativa (quanto mais medidas obtidas melhor) e a integração
desses resultados, visando à obtenção de uma média global. Este valor tenderia a convergir
para o valor de taxa de corrosão gravimétrica.
As menores taxas de corrosão gravimétrica obtidas foram para o nitrito de sódio
1%, seguido de amina 1% e nitrito de cálcio 1%.
A Tabela 5.11 apresenta os valores médios de taxa de corrosão gravimétrica
para as amostras com inibidor base nitrito de sódio 4%, que apresentou o melhor
desempenho na presente pesquisa nos resultados preliminares. Para este teor de aditivo, o
resultado de taxa de corrosão gravimétrica apresentou valor numérico menos elevado que
em relação ao resultado eletroquímico, onde há condições favoráveis para a corrosão.
Tabela 5.12 – Taxa de corrosão gravimétrica para as barras submetidas à ação de cloretos
Barra/Inibidor
Perda de
massa (g)
Perda de massa
(%)
Tempo de ensaio
(dias)
Taxa de corrosão
(µA/cm
2
)
nitrito de sódio 4% 0,1771 0,19 1 0,11
b. Taxa de corrosão gravimétrica para as barras submetidas à ação da carbonatação
7
Tempo de ensaio é o tempo de corrosão ativa obtido pelo monitoramento do potencial de
corrosão para os ensaios.
129
No tocante à taxa de corrosão para as barras submetidas à ação da
carbonatação não foi possível determiná-la. Em geral, as amostras não apresentaram
corrosão ativa durante todo o período de ensaio. Todavia, as amostras com tanino ao final
do período apresentaram corrosão ativa.
5.2.6 Eficiência de inibição
As eficiências de corrosão tanto para as amostras que foram atacadas por
cloretos quanto por carbonatação com os inibidores nitrito de sódio, molibdato de sódio,
nitrito de cálcio, tanino e amina, nas várias concentrações adotadas, serão estimadas a
seguir com base nos valores de taxa instantânea de corrosão obtida pela técnica de
resistência de polarização. Adotou-se para estimativa da eficiência a Equação 5.1.
100*
s
cs
f
T
TT
E
−
=
(Equação 5.1)
onde:
Ef = eficiência, em porcentagem;
Ts = taxa de corrosão do sistema sem uso de inibidor;
Tc = taxa de corrosão do sistema com uso de inibidor.
As Tabelas 5.13 e 5.14 mostram os valores de eficiência para as soluções
utilizadas nos ensaios preliminares atacadas respectivamente por cloretos e carbonatação,
considerando-se os resultados obtidos através da técnica de resistência de polarização.
Pode-se observar nessas tabelas que os inibidores associados com maiores eficiência de
inibição foram o nitrito de sódio no teor de 4% (para concentração de 3,5% de cloretos) e
nitrito de sódio 2,5% para carbonatação.
130
Tabela 5.13 – Eficiência dos inibidores usando os valores de I
corr
obtidos da técnica de
resistência de polarização para as amostras atacadas por cloretos nos ensaios
eletroquímicos.
Eficiência (%)
Amostras
0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50
referência - - - - - - -
nitrito de sódio 4% -1,7 67,4 78,59 84,19 87,7 86,6 88,1
nitrito de cálcio 1% -17,5 59,8 72,85 79,99 86,7 85,2 86,2
nitrito de sódio 1% -23,7 54,5 69,7 76,95 83,8 83,4 85,4
tanino 2,5% -41,5 54,3 69,9 77,1 83,9 84,0 84,5
nitrito de cálcio 4% 8,5 58,4 70,65 77,19 83,8 83,6 83,8
nitrito de sódio 2,5% -30,2 55,4 69,41 77,23 81,5 81,4 83,6
nitrito de cálcio 2,5% -54,5 48,5 66,03 74,67 82,3 81,4 82,1
amina 2,5% -90,4 39,3 56,9 64,5 76,6 75,6 78,1
amina 4% -41,2 53,4 67,0 75,4 82,0 78,6 77,4
molibdato de sódio 4% -11,3 61,2 74,99 76,83 78,6 76,0 75,7
tanino 1% -34,2 34,2 56,7 67,7 74,3 68,7 71,8
amina 1% -82,2 38,7 60,5 70,8 74,6 70,3 70,9
molibdato de sódio 1% 25,1 45,5 56,96 54,54 59,2 52,9 54,5
molibdato de sódio 2,5% -63,0 37,5 36,96 48,50 54,2 51,8 53,1
tanino 4% -54,8 45,6 62,5 58,2 61,6 49,4 51,0
Tabela 5.14 – Eficiência dos inibidores usando os valores de I
corr
obtidos da técnica de
resistência de polarização para as amostras atacadas por carbonatação nos
ensaios eletroquímicos.
Amostras Eficiência (%)
referência -
nitrito de sódio 2,5% 95,0
nitrito de sódio 4% 94,0
nitrito de cálcio 4% 93,8
nitrito de cálcio 2,5% 92,3
tanino 1% 91,3
molibdato de sódio 1% 90,5
molibdato de sódio 2,5% 90,5
amina 4% 89,0
amina 1% 89,0
tanino 2,5% 88,7
nitrito de sódio 1% 83,2
nitrito de cálcio 1% 81,3
tanino 4% 80,0
molibdato de sódio 4% 73,9
amina 2,5% 66,3
Para efeito de comparação, os resultados dos inibidores tomados em seus
teores otimizados foram também calculados e são apresentados nas Tabelas 5.15 e 5.16.
131
Tabela 5.15 – Eficiência dos inibidores usando os valores de I
corr
obtidos da técnica de
resistência de polarização para as amostras atacadas por cloretos tomados em
seus teores otimizados.
Eficiência (%)
Amostras
0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5
referência - - - - - - -
nitrito de sódio 1% 20,4 45,3 53,9 65,1 81,8 80,9 82,6
molibdato de sódio 4% 16,5 40,3 53,3 64,3 82,1 82,4 82,6
tanino 1% 71,3 77,5 82,1 85,2 92,7 92,4 80,6
nitrito de cálcio 1% -47,5 -5,0 15,2 36,0 65,8 63,4 64,9
amina 1% -58,9 -15,9 9,6 27,1 62,2 61,4 61,8
Comparando-se os resultados de eficiência obtidos para os teores otimizados na
Tabela 5.14, nota-se que as maiores eficiências foram associadas às amostras submetidas
ao ataque por cloretos em meios contendo os inibidores nitrito de sódio 1%, molibdato de
sódio 4% e tanino 1% que apresentaram resultados similares.
Para as amostras submetidas ao ataque por CO
2
, verifica-se na Tabela 5.16 que
as maiores eficiências foram associadas às amostras em meios contendo o inibidor
molibdato de sódio 1%, seguidos pelos aditivos nitrito de sódio 2,5% e nitrito de cálcio 2,5%.
Tabela 5.16 – Eficiência dos inibidores usando os valores de I
corr
obtidos da técnica de
resistência de polarização para as amostras atacadas por carbonatação
tomados em seus teores otimizados.
Amostras Eficiência (%)
molibdato de sódio 1% 95,4
nitrito de sódio 2,5% 95,0
nitrito de cálcio 2,5% 92,3
amina 1% 84,8
tanino 1% 64,0
5.2.7 Análise visual da barras de aço utilizando lupa estereoscópica
Após realização dos ensaios de monitoramento eletroquímico, as barras de aço
onde utilizaram os inibidores tomados em seus teores otimizados foram submetidas a uma
análise visual por meio de lupa estereoscópica, com aumentos que variam de 6,4 a 16
vezes. Neste subitem são apresentadas algumas fotografias que mostram os principais
aspectos visuais observados na superfície das barras de aço ao final do experimento. Assim
serão expostas inicialmente as barras atacadas por cloretos e em seguida as que sofreram
a ação da carbonatação.
a. Barras de aço corroídas pela ação de cloretos
Uma diversidade de produtos de corrosão pode ser encontrada no aço CA-50.
Conforme pesquisado por Cascudo (2000), quando o ataque se dá por cloretos, tem-se:
Lepidocrocita (γ-Fe(OH)), Akaganeita (β-FeO(OH)), Goetita (α-FeO(OH)), Maghemita (γ-
132
Fe
2
O
3
) e Erithrossiderita (K
2
FeCl
5
.H
2
O).
A diversidade de produtos de corrosão mostra-se evidente com a observação
realizada mediante lupa estereoscópica, que pode ser visualizada nas Fotografias 5.1 a 5.6.
As análises realizadas mostram claramente que o grau de deterioração
constatado para as barras que sofreram ataque por cloretos foi maior, pelo menos no que
concerne ao aspecto visual (Fotografias 5.1 a 5.6), em comparação àquelas submetidas a
carbonatação (Fotografias 5.7 a 5.12).
Para amostras de referência, observou-se um maior grau de corrosão visual em
comparação aos sistemas com inibidores. Este aspecto visual é o coerente com os valores
obtidos nos resultados eletroquímicos de taxa de corrosão (1,28 μA/cm
2
)
e potencial de
corrosão (-390 mV) para 3,5% de cloretos em massa ratificados por taxa de corrosão
gravimétrica (2,84 μA/cm
2
). Na Fotografia 5.1, pode-se verificar a deterioração da superfície
metálica e a presença de produtos de corrosão com tonalidades alaranjadas e
avermelhadas.
Fotografia 5.1 - Aspectos da barra de aço sem inibidor após corrosão induzida por cloretos.
Aumentos de 6,4 e 16 vezes.
Na Fotografia 5.2, pode ser visto que, aparentemente, a superfície do aço
protegida por nitrito sódio 1% encontra-se em um bom estado, apresentando discretamente
produto de corrosão de coloração típica de ferrugem. A fotografia obtida está coerente com
o resultado de taxa de corrosão eletroquímica apresentada de 0,22 μA/cm
2
para a
concentração de 3,5% de cloretos em massa e potencial de corrosão (-248 mV), bem como
pela taxa de corrosão gravimétrica (0,11 μA/cm
2
).
133
Fotografia 5.2 - Aspectos da barra de aço com inibidor nitrito de sódio 1% após corrosão
induzida por cloretos. Aumentos de 6,4 e 16 vezes.
Para os sistemas molibdato de sódio 4% e nitrito de cálcio 1%, pode-se
visualizar nas Fotografias 5.3 e 5.4, próximo da superfície metálica, um produto de corrosão
de coloração preta, que pode ser magnetita (Fe
3
O
4
). Do substrato escuro, afloram outros
produtos de corrosão avermelhados e de cor ferruginosa. Os valores da taxa de corrosão
eletroquímica indicam essa deterioração, com valores da ordem de 0,22 μA/cm
2
e potencial
de corrosão (-310 mV) para o molibdato de sódio 4%; e para o nitrito de cálcio a taxa obtida
foi de (0,45 μA/cm
2
) e potencial (-297 mV) na concentração de 3,5% de cloretos ratificados
pela taxa de corrosão gravimétrica. Para taxa de corrosão gravimétrica, os valores para
molibdato de sódio 4% e nitrito de cálcio 1% foram, respectivamente de 0,54 μA/cm
2
e 0,23
μA/cm
2
.
134
Fotografia 5.3 - Aspectos da barra de aço com inibidor molibdato de sódio 4% após corrosão
induzida por cloretos. Aumentos de 6,4 e 16 vezes.
Fotografia 5.4 - Aspectos da barra de aço com inibidor nitrito de cálcio 1% após corrosão
induzida por cloretos. Aumentos de 6,4 e 16 vezes.
Nas Fotografias 5.5 e 5.6, para os sistemas com tanino 1% e amina 1%,
respectivamente, observa-se uma superfície irregular com crostas de produtos de corrosão
135
de coloração marrom amarelada, típica de ferrugem. O aspecto visual pode ser confirmado
a partir dos valores obtidos para a concentração de 3,5% de cloretos para taxa de corrosão
eletroquímica, onde sistema com tanino 1% e amina 1%, apresentaram medidas
respectivamente de 0,25 μA/cm
2
e 0,49 μA/cm
2
, confirmadas também pela taxa de corrosão
gravimétrica (0,86 μA/cm
2
e 0,16 μA/cm
2
).
Os resultados para o potencial de corrosão foram
respectivamente, da ordem de -455 mV e -294 mV.
Fotografia 5.5 - Aspectos da barra de aço com inibidor base tanino 1% após corrosão induzida
por cloretos. Aumentos de 6,4 e 16 vezes.
136
Fotografia 5.6 - Aspectos da barra de aço com inibidor base amina 1% após corrosão induzida
por cloretos. Aumentos de 6,4 e 16 vezes.
b. Barras de aço corroídas pela ação da carbonatação
Para o caso da corrosão induzida por carbonatação, os produtos de corrosão
mais comumentemente encontrados para o aço CA-50 são a Goetita (α-FeO(OH)),
Maghemita (γ-Fe
2
O
3
) (CASCUDO, 2000).
Na Fotografia 5.7, para o sistema de referência (sem inibidor) observam-se
produtos de corrosão de coloração típica de ferrugem convencional sobre a superfície do
aço. Visualmente, as barras do sistema de referência foram as que apresentaram o maior
grau de deterioração, confirmando o que foi obtido nos resultados de potencial de corrosão
(-633 mV) e de taxas de corrosão eletroquímica (1,97 μA/cm
2
).
137
Fotografia 5.7 - Aspectos da barra de aço sem inibidor após corrosão induzida por
carbonatação. Aumentos de 6,4 e 16 vezes.
As Fotografias 5.8 e 5.9, referentes às soluções de nitrito de sódio 1% e de
molibdato de sódio 1%, respectivamente, apresentam a superfície metálica aparentemente
em bom estado, isenta de produtos de corrosão. Visualmente, as barras do sistema de
molibdato de sódio 1% não apresentaram grau de deterioração, confirmando o que foi obtido
nos resultados de potencial de corrosão (-14 mV) e de taxas de corrosão eletroquímica (0,10
μA/cm
2
). Contudo, para o nitrito de sódio 1%, apesar dos resultados de potencial de
corrosão (-107 mV) e de taxas de corrosão eletroquímica (0,54 μA/cm
2
) indicarem um
possível início de deterioração conforme os critérios estabelecidos por Andrade e Alonso
(2001), não se verificou visualmente na superfície metálica produtos de corrosão.
138
Fotografia 5.8 - Aspectos da barra de aço com inibidor nitrito de sódio 1% após corrosão
induzida por carbonatação. Aumentos de 6,4 e 16 vezes.
Fotografia 5.9 - Aspectos da barra de aço com inibidor molibdato de sódio 1% após corrosão
induzida por carbonatação. Aumentos de 6,4 e 16 vezes.
Referente ao nitrito de cálcio 1%, pode-se visualizar na Fotografia 5.10 um
produto de corrosão de coloração marrom amarelada e de incidência bastante localizada
139
sobre a superfície metálica. Fora esse fato, as condições da superfície do aço são muito
boas. Esse aspecto pode ser confirmado, pelos resultados obtidos de potencial de corrosão
de (-68 mV) e taxas de corrosão eletroquímica (0,32 μA/cm
2
).
Fotografia 5.10 - Aspectos da barra de aço com inibidor nitrito de cálcio 1% após corrosão
induzida por carbonatação. Aumentos de 6,4 e 16 vezes.
Na Fotografia 5.11, que se refere ao sistema com tanino 1%, podem ser
visualizados produtos de corrosão amarelados sobre a superfície do aço. O aspecto visual
se mostrou bem pronunciado e está em conformidade com o desempenho desse inibidor
medido pelas técnicas eletroquímicas, onde os resultados obtidos de potencial de corrosão
e de taxas de corrosão eletroquímica foram de -658 mV e 0,71 μA/cm
2
.
140
Fotografia 5.11 - Aspectos da barra de aço com inibidor base tanino 1% após corrosão
induzida por carbonatação. Aumentos de 6,4 e 16 vezes.
Em relação à amina 1%, pode-se observar que a Fotografia 5.12 mostra a
superfície metálica aparentemente em bom estado, isenta de produtos de corrosão. Esse
aspecto é confirmado pelos resultados obtidos de potencial de corrosão (-86 mV) e taxa de
corrosão eletroquímica (0,30 μA/cm
2
).
Fotografia 5.12 - Aspectos da barra de aço com inibidor base amina 1% após corrosão
induzida por carbonatação. Aumentos de 6,4 e 16 vezes.
141
6 CONCLUSÕES E SUGESTÕES PARA FUTURAS
PESQUISAS
A seguir são apresentadas as conclusões do trabalho e as sugestões para
futuras pesquisas.
6.1 CONCLUSÕES
Com base nos resultados obtidos neste programa experimental para as
variáveis, condições de ensaio e materiais adotados, podem-se obter as conclusões e
considerações, listadas a seguir.
Os inibidores de corrosão utilizados na presente pesquisa apresentaram
diferenças significativas quando comparados a solução referência.
Tomando como base os resultados para potenciais de corrosão, observou-se
que somente os inibidores nitrito de sódio e nitrito de cálcio, em todos os teores estudados
(1%, 2,5% e 4%) nos ensaios exploratórios para barras submetidas à ação de cloretos,
apresentaram melhor comportamento preventivo, visto que permaneceram em estado de
incerteza de corrosão até o final das medidas experimentais. Quando realizados os ensaios
finais em seus teores otimizados, o inibidor nitrito de sódio manteve medidas de potenciais
menos eletronegativas, permanecendo na região de incerteza da ASTM C 876 até o final do
ensaio, seguido de perto pelo nitrito de cálcio. Quanto aos demais inibidores, tanto no
estudo exploratório quanto com os teores otimizados, é possível perceber uma melhor
perfomance do inibidor amina, que reproduziu comportamentos próximos do nitrito de cálcio.
O molibdato de sódio apresentou baixa capacidade de inibição de corrosão por cloretos e o
tanino foi o pior resultado global no presente contexto, mostrando-se insatisfatório quanto ao
comportamento dos potenciais em ambientes contendo cloretos.
Para a carbonatação, os resultados apresentados do estudo de potencial de
corrosão indicaram em linhas gerais que os inibidores nitrito de sódio, nitrito de cálcio,
molibdato de sódio e amina, nos teores de 1%, 2,5% e 4% (tanto nos ensaios exploratórios
quanto nos ensaios finais), apresentaram a maioria de suas medidas após o ataque por CO
2
dentro da faixa de probabilidade de corrosão inferior a 10%, ou seja, dentro de uma faixa
indicativa de passivação do aço. Esses resultados ressaltam a boa capacidade de inibição
da corrosão por parte desses inibidores frente à carbonatação, uma vez que os sistemas de
referência sempre resultaram em valores bastante eletronegativos ao final do ataque. O
tanino apresentou um resultado peculiar. Nos estudos exploratórios iniciais, ele se
comportou bem, seguindo a tendência dos outros inibidores. Todavia, nos teores otimizados
(com 1%), seu desempenho foi insatisfatório, com valores de potencial da ordem do
142
referência após o ataque, o que demonstrou pouco ou nenhum efeito inibidor. Isto
provavelmente ocorreu em função do maior tempo de monitoramento e aderência deste
aditivo às paredes do recipiente da célula eletroquímica de corrosão (que continha a solução
aquosa), formando um corpo de fundo e impedindo que ocorresse maior contato e
penetração do tanino à superfície metálica. Provavelmente, isso fazia com que o filme de
proteção formado apresentasse defeitos, tornando-se assim suscetível ao ataque por
agentes agressivos.
Os resultados de taxa de corrosão eletroquímica estimada através da técnica de
resistência de polarização para os ensaios exploratórios para as barras submetidas à ação
de cloretos indicam a seguinte ordem de classificação, do melhor para o pior desempenho:
nitrito de sódio 4%; nitrito de cálcio 1% e 4%; nitrito de sódio 1%; tanino 2,5%; nitrito de
sódio 2,5%; nitrito de cálcio 2,5%; molibdato de sódio 4%; amina 4%, 2,5% e 1%; tanino 1%;
molibdato de sódio 1%; tanino 4% e molibdato de sódio 2,5%. Desse conjunto de resultados,
pode-se destacar positivamente o desempenho do nitrito de sódio e do nitrito de cálcio,
principalmente nos teores de 4% e 1%, respectivamente. O molibdato de sódio somente
apresentou melhores resultados no teor mais elevado (4%), assim como o tanino que
somente respondeu com 2,5%. A amina, em seus três teores, obteve desempenho apenas
discreto. Sobre o tanino e a amina, um comentário é pertinente. O tanino despassivou
relativamente rápido (em relação aos demais), mas desenvolveu taxas de corrosão que
podem ser consideradas baixas, ou seja, apresentou resultados relativamente baixos da
cinética da corrosão. Isto pode ser decorrente de seu mecanismo de ação que, segundo
Gust e Bobrowicz (1993) e Matamala et al. (1992), os taninos interagem com produtos de
corrosão do ferro, como os íons ferrosos e férricos. Em soluções ferruginosas, ele é
considerado um agente conversor de ferrugem, modificando a composição e a estrutura dos
produtos de corrosão, estabilizadores de ferrugem. Crivelaro (2002) por sua vez, afirma que
outro fator que parece afetar a reação do tanino com a ferrugem seja a presença de ânions,
tais como cloretos, onde a conversão da ferrugem parece ser mais rápida. Já a amina,
demorou para despassivar, mas, logo em seqüência, produziu dados cinéticos bastante
relevantes em presença de cloretos. O seu mecanismo de adsorção na superfície metálica,
formando um filme superficial, pode gerar pites ou regiões anódicas localizadas, com alta
relação entre regiões catódicas e anódicas (gerando significativas taxa de corrosão). Para
as medidas em seus teores otimizados, a seqüência decrescente é a seguinte: nitrito de
sódio 1%; molibdato de sódio 4%; tanino 1%; nitrito de cálcio 1% e amina 1%.
Em linhas gerais, os resultados de taxa de corrosão eletroquímica estimada
através da técnica de resistência de polarização para os ensaios exploratórios para as
barras submetidas à ação de carbonatação indicam a seguinte ordem de classificação, do
melhor para o pior desempenho: nitrito de sódio 2,5%; nitrito de cálcio 4%; nitrito de sódio
143
4%; molibdato de sódio 2,5%; nitrito de cálcio 2,5%; tanino 1%: molibdato de sódio 1%;
amina 4%; tanino 2,5%; amina 1%; nitrito de sódio 1%; nitrito de cálcio 1%; tanino 4%;
molibdato de sódio 4% e amina 2,5%. Para as medidas em seus teores otimizados, têm-se:
molibdato de sódio 1%; nitrito de sódio 2,5%, nitrito de cálcio 2,5%, amina 1% e tanino 1%.
Esses resultados ressaltam os bons resultados dos nitritos, assim como o do molibdato de
sódio. Este último, especialmente no estudo com os teores otimizados, apresentou o melhor
resultado global. Nessa etapa da carbonatação, pôde-se notar que parece haver um teor
ótimo do molibdato de sódio (2,5%), uma vez que com valores de 1% e 4% têm-se
resultados de taxa de corrosão eletroquímica superiores a 2,5% (com 4%, o resultado da
taxa de corrosão média final foi da ordem de 0,51 μA/cm
2
, denotando que o sistema não
impediu a instalação do processo corrosivo). Contudo, no estudo final (com os teores
otimizados), em que se empregou 1% de molibdato de sódio, esta combinação resultou na
melhor perfomance geral. A amina, por sua vez, parece apresentar um comportamento em
que se tem um teor de baixa perfomance, no caso 2,5%, na qual taxa de corrosão após o
ataque, da ordem de 0,66 μA/cm
2
, evidenciando a sua ineficiência no que tange ao
desenvolvimento da corrosão. Para 1% e 4%, os resultados de taxa de corrosão
eletroquímica foram relativamente próximos entre si e pouco superiores aos dos nitritos
(exceto nitrito de sódio 2,5%) e do molibdato de sódio. O tanino, da mesma forma que para
o estudo da carbonatação com potenciais de corrosão, apresentou um comportamento
bastante característico. No estudo exploratório, conduzido de forma mais rápida, ele
apresentou resultados adequados (especialmente nos teores de 1% e 2,5%). No estudo
final, mais longo, o resultado do tanino 1% foi o pior desempenho dentre todos os sistemas
com inibidores, aproximando-se da taxa final do sistema de referência. Conforme
comentado anteriormente, a provável explicação, se dá em função do maior tempo de
monitoramento e aderência deste aditivo às paredes do recipiente da célula eletroquímica
de corrosão (que continha a solução aquosa), formando um corpo de fundo e impedindo que
ocorresse maior contato e penetração do tanino à superfície metálica. Provavelmente, isso
fazia com que o filme de proteção formado apresentasse defeitos, tornando-se assim
suscetível ao ataque por agentes agressivos.
As leituras de impedância eletroquímica para os inibidores tomados em seus
teores otimizados comprovaram os resultados obtidos nos ensaios de resistência de
polarização. Nos diagramas de Nyquist e Bode, perceberam-se as alterações ocorridas no
sistema eletroquímico analisado, em função do ataque seja por cloretos ou carbonatação.
Foram prontamente detectadas, por alteração das curvas de impedância e seus respectivos
parâmetros eletroquímicos, as mudanças dos sistemas conforme o ataque se produziam. A
técnica de impedância demonstrou sensibilidade para ressaltar a capacidade de inibição dos
diversos inibidores, assim como para realçar as alterações dos sistemas em função do tipo
144
de ataque.
Os resultados de taxa de corrosão gravimétrica determinados foram um pouco
mais alto que os valores da taxa de corrosão eletroquímica para os sistemas de referência,
molibdato de sódio 4%, nitrito de cálcio 1% e tanino 1%. Isto se deve principalmente em
função das diferenças entre os dois métodos, cada um com suas peculiaridades: adoções,
condições de contorno, aspectos operacionais – executivos, etc. Todavia, a menor taxa de
corrosão gravimétrica obtida foi para o nitrito de sódio 1%, coerente com a taxa de corrosão
eletroquímica. Verificou-se que a amina apresentou resultados coerentes entre as taxas.
As análises das barras de aço ao final do experimento por meio de lupa
estereoscópica mostraram claramente que o grau de deterioração constatado para as barras
que sofreram ataque por cloretos foi maior, pelo menos no que concerne ao aspecto visual,
em comparação àquelas submetidas a carbonatação. Constataram-se visualmente
diferenças na distribuição e quantidade de produtos formados de acordo com o inibidor
utilizado.
Em função dos resultados obtidos para as diferentes técnicas adotadas para o
presente estudo, pode-se afirmar que a eficiência dos inibidores para cloretos e
carbonatação tanto no ensaio exploratório quanto no final não foi igual para uma mesma
concentração. Isto se justifica provavelmente em função do mecanismo de atuação de cada
aditivo e proteção dependente do pH do eletrólito (solução) para alguns inibidores. Os
inibidores base nitritos (2,5%) necessitaram de uma maior concentração para proteger a
superfície metálica do agente CO
2
se comparado ao ataque por íons cloretos (1%), em
função da perda de capacidade de proteção com a queda de pH, o que faz com que eles se
decomponham em nitratos que não tem nenhum caráter protetivo. O melhor desempenho
dos nitritos no ataque por cloretos se deve ao mecanismo de atuação dependente da
presença de produtos de corrosão para oxidar os óxidos ferrosos a óxidos férricos. O
inibidor molibdato de sódio só respondeu bem para o ataque por cloretos com maiores
teores de aditivo (4%). Esse comportamento pode ser explicado devido ao seu mecanismo
de atuação que diferentemente dos nitritos não age por oxidação, mas por adsorção na
interface metal-eletrólito o que pode ter gerado defeitos na película de proteção. Contudo,
apesar desses defeitos terem sido gerados na superfície metálica no ataque por cloretos,
nas amostras submetidas a carbonatação não ocasionaram perda da capacidade inibitiva,
uma vez que o ataque é em termos gerais considerado mais brando. Desta forma, o teor de
1% de aditivo foi suficiente para inibir o processo corrosivo, resultando em uma melhor
perfomance global para amostras submetidas ao ataque por CO
2
como comentado
anteriormente. O tanino, para concentração de 1% para cloretos apresentou um
comportamento relativamente melhor se comparado ao ataque por carbonatação (1%), uma
vez que a conversão dos produtos de corrosão parecem ser mais rápida na presença dos
145
ânions de Cl
-
, NO
3
-
e SO
4
2-
. Já a amina apresentou em linhas gerais para uma mesma
concentração (1%), melhor comportamento para carbonatação que para cloretos, em
decorrência dos defeitos da película de proteção e seu mecanismo de atuação por adsorção
à superfície metálica; uma vez que os íons cloretos causam maiores danos as amostras se
comparados ao ataque por carbonatação.
Em geral, os resultados das diferentes técnicas estudadas apresentaram
concordância entre si, especificamente para o sistema com cloretos. Ao adicionar maiores
teores de cloretos em todas as amostras analisadas, verificou-se um comportamento similar
para todos os teores equivalentes dos inibidores analisados na presente pesquisa, onde
houve um aumento significativo dos valores de taxa de corrosão instantânea e o potencial
tornou-se mais eletronegativo. No entanto, para as amostras submetidas à carbonatação,
em linhas gerais constatou-se que a taxa de corrosão aumentava, mas o potencial era mais
eletropositivo que antes do ataque.
Considerando as potencialidades dos inibidores de corrosão estudados, nitrito
de sódio, nitrito de cálcio, molibdato de sódio, amina e tanino, os aditivos que apresentaram
alta eficiência e baixo custo baseado nos parâmetros eletroquímico e gravimétrico quando
submetidos ao ataque por cloretos e carbonatação comparados aos demais foram,
respectivamente, os destacados nas Tabelas 6.1 e 6.2.
Tabela 6.1 – Resultado global dos inibidores avaliados em suas potencialidades para cloretos.
Inibidor
E
corr
(mV)
I
corr
(μA/cm
2
)
Taxa de
corrosão
gravimétrica
(μA/cm
2
)
Eficiência (%)
Custo
(R$/Kg/teor)
nitrito de sódio 1% -248 0,22 0,11 82,6 24,00
nitrito de cálcio 1% -297 0,45 0,23 64,9 2,44
molibdato de sódio 4% -310 0,22 0,54 82,6 2032,00
tanino 1% -455 0,25 0,86 80,6 3,28
amina 1% -294 0,49 0,16 61,8 17,13
Tabela 6.2 - Resultado global dos inibidores avaliados em suas potencialidades para
carbonatação.
Inibidor
E
corr
(mV)
I
corr
(μA/cm
2
)
Eficiência
(%)
Custo
(R$/Kg/teor)
nitrito de sódio 2,5% -85 0,10 95,0 60,00
nitrito de cálcio 2,5% -62 0,15 92,3 6,10
molibdato de sódio 1% -14 0,10 95,4 508,00
tanino 1% -658 0,71 64,0 3,28
amina 1% -86 0,30 84,8 17,13
146
6.2 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Como se pôde verificar na presente pesquisa, nem todas as concentrações dos
diferentes inibidores estudados geraram sistemas com propriedades de proteção do metal.
Conforme os resultados obtidos e considerações realizadas, tem-se que a utilização
adequada dos inibidores de corrosão é uma ferramenta importante quanto à prevenção e/ou
controle do processo corrosivo. Contudo, deve ficar claro que esses aditivos não possuem a
função de evitar a ocorrência da corrosão em sua totalidade. Eles são complementares a
uma boa técnica de construção, logo, quando bem utilizados, irão retardar a necessidade de
intervenções em construções.
Em virtude da grande maioria dos inibidores de corrosão apresentarem
mecanismo de inibição desconhecido e não consolidado, vale ressaltar que é necessário
uma pré-avaliação laboratorial dos aditivos, principalmente do seu uso em longo prazo,
antes da sua aplicação direta no campo, para que se possam evitar despesas e danos
desagradáveis.
6.3 SUGESTÕES PARA FUTURAS PESQUISAS
Com base em todo o estudo desenvolvido, sugerem-se os seguintes tópicos de
análise para futuras pesquisas:
• Realizar estudo detalhado dos inibidores de corrosão contemplando uma
maior variação dos seus teores.
• Avaliação dos inibidores in loco em concreto e por períodos longos.
• Utilização dos inibidores benzoato de sódio, carbonato de sódio e
etanolamina como forma de prevenção.
• Estudo da eficiência de inibidores de forma combinada no sistema, visando
avaliar se a sua eficiência é maior que a dos inibidores considerados
separadamente.
• Avaliar a influência do tanino nas propriedades de concretos e argamassas.
• Estudar a eficiência do tanino associado ao benzotriazol, como forma de
evitar o desenvolvimento e a proliferação de microorganismos em concretos e
argamassas.
• Estudo de outros inibidores base sódio em soluções para que posteriormente
possa se avaliar a influência da utilização dessas substâncias na maior
probabilidade de surgimento de reações álcali-agregado, em concreto.
147
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