Uma das principais causas da degradação das estruturas de concreto é a corrosão das armaduras



Baixar 30.39 Kb.
Encontro13.12.2017
Tamanho30.39 Kb.

VI CONGRESSO NORTE-NORDESTE DE QUÍMICA

II ENCONTRO NORTE-NORDESTE DE ENSINO DE QUÍMICA
CORROSÃO EM CONCRETO ARMADO ATACADO POR AGENTES QUÍMICOS


1 Helton G. Alves, 2 Kátya D. Neri, 3 Pablo R. R. Ferreira ,4Eudésio O. Vilar, 5Gibson R. Meira
1 Discente do curso de Engenharia Química UFCG.

2,Mestre em Engenharia Química.UFCG. 3,Graduado em Construção Civil, IFPB. 4 Professor Doutor do Departamento de Engenharia Química da UFCG. 5Professor Doutor, Departamento de Construção Civil do IFPB.

RESUMO
A corrosão do aço em concreto é a causa mais comum de degradação. Naturalmente o aço é protegido pela alta alcalinidade da estrutura. No entanto, esse estado passivo pode ser rompido pela ação de íons agressivos. Ao analisarmos o comportamento das estruturas dos concretos com diferentes relações (a/c) com a presença de sais e ácidos, certificamos da agressividade química que esses reagentes provocam internamente e externamente na matriz cimenticia. Simulamos o meio ambiente industrial com soluções constituída apenas de cloretos (NaCl) 1M e outras duas acrescidas de 0,4% e 2% de H2SO4 respectivamente. Utilizamos à técnica de polarização linear para detectar a corrosão na armadura e fotometria de chama para quantificar as concentrações dos álcalis lixiviados pela ação do ácido. Certificamos que a relação (a/c) e o tipo de solução agressiva foram fatores determinantes para a corrosão do aço e degradação da matriz cimenticia, onde o concreto de maior relação a/c (0,6) despassivou em 140 dias, enquanto o concreto (0,4) de menor relação em 182 dias, ambos atacadas por NaCl 1M + 2% de H2SO4. E Constatamos um perfil decrescente das concentrações dos íons Ca++, K+ e Na+ conforme a agressividade das soluções, ou seja, à medida que aumentamos o teor de H2SO4 aceleramos o processo de lixiviação


1. INTRODUÇÃO

Uma das principais causas da degradação das estruturas de concreto é a corrosão das armaduras. Porém, essa armadura encontra-se em ambiente químico favorável ao fenômeno de passivação, devido à alta alcalinidade do concreto, oferecendo uma elevada resistência à oxidação. Todavia, tal resistência tende a diminuir drasticamente quando o meio apresenta teores relativamente elevados de cloretos e ácidos, provenientes, em particular, de meios circundantes marítimos, industriais, urbanos, solos ou águas. Neste caso, a armadura passa à situação de corrosão ativa com degradação progressiva da estrutura. Assim, os íons agressivos de cloretos (Cl-) que chegam ao interior do concreto armado através de processos de difusão ou capilaridade, originam ataques localizados na armadura que se encontra num estado de passivação.

O ataque do ácido sulfúrico em estruturas de concreto armado acelera o processo de degradação, é caracterizado por o aumento da porosidade, redução de pH da água dos poros, redução da resistência mecânica, perda de aderência entre a pasta e os agregados e perda de massa que proporciona a lixiviação dos hidróxidos alcalinos de cálcio, sódio e potássio, responsáveis pela alta alcalinidade do concreto.

O objetivo do trabalho e estudar o efeito simultâneo do cloreto sódio e o ácido sulfúrico em estruturas de concreto armado, avaliando o comportamento eletroquímico e as concentrações dos álcalis de acordo com as relações água/cimento (a/c).



2. METODOLOGIA

Os ensaios eletroquímicos foram realizados no laboratório de Engenharia Eletroquímica (LEEq/UAEQ/UFCG) e as moldagens dos corpos de prova foram realizadas no Instituto Federal da Paraíba - IFPB.

Os corpos-de-prova foram moldados de forma geométrica prismática de 8x8x8cm. Utilizamos o cimento CPV – (cimento Portland de alta resistência inicial), agregados miúdos (areia e brita). Três tipos de concreto foram estudados em relação água/cimento (a/c) 0,4; 0,5 e 0,6. Para cada relação a/c foram moldados seis corpos de prova, nos quais duas barras de aço tipo CA-50 de 6,3mm de diâmetro foram adicionadas ao corpo de prova, para aplicação da técnica de resistência de polarização e obtenção de Icorr e Ecorr.

Para simular o meio agressivo industrial e acelerar a despassivação foram utilizados três tipos de soluções: a primeira NaCl 1M (imersos os dois primeiro CP´S de cada tipo de concreto); a segunda NaCl 1M + H2SO4 0,4% (imersos o terceiro e quarto CP´S de cada tipo de concreto) e a terceira NaCl 1M +H2SO4 2% (imersos o quinto e sexto CP´S de cada tipo de cimento. Os ensaios de corrosão foram realizados no potenciostato modelo VMP3 da PAR (Princeton Applied Research – USA). O valor do potencial permite avaliar se o aço da armadura se encontra num estado de corrosão ativa. De acordo com Andrade e González (1981) os potenciais de corrosão assumem valores mais negativos que - 350mV e faixa de limite da corrente de corrosão (0,1 – 0,2µA/cm²).

Na prática as determinações de Icorr, Ecorr e Rp fazem-se variando o potencial da armadura entre (-10mV a +10mV). Utilizamos cobre/sulfato de cobre (Sat.) como eletrodo de referência; o contra eletrodo foi utilizado um chapa de aço inox e o aço da armadura como eletrodo de trabalho; o potencial de corrosão a ser medido.

Para a realização das análises dos teores de Ca+2, K+ e Na+ ,foi utilizado um fotômetro de chama da MICRONAL modelo 474, calibrado com duas soluções tampão fabricada pela ANALION® .

As medidas foram realizadas com amostras pulverizadas extraídas o mais próximo da armadura. Essas medidas identificam a quantidade de material lixiviado de acordo com o avanço do ataque ácido. Nesta pesquisa, foi adotado o método de lixiviação, pesando 1g da amostra e adicionada 10 ml de água destilada, deixando lixiviar por 24hs. Em seguida, a amostra foi filtrada e verificada as concentrações de cálcio (Ca+2), potássio (K+) e sódio (Na+).

3. RESULTADOS
3.1 Densidade da Corrente de Corrosão

A Figura 02 mostra os resultados obtidos no monitoramento eletroquímico da armadura até atingir sua despassivação, para diferentes relações a/c submetidas ao ataque das soluções agressivas. Na Figura 02 são apresentados os resultados dos concretos com relação água/cimento de (0,4) a (0,6) submetidos à solução agressora 1M NaCl, 1 M NaCl + 0,4% H2SO4 e 1 M NaCl + 2% H2SO4. Observa-se que os valores da densidade de corrente de cada corpo de prova aumentam ao longo dos ensaios corrosivos.

Observamos que o concreto de maior relação a/c (0,6) iniciou na faixa de corrosão, isso devido a sua alta porosidade. Já as relações água/cimento (0,4) e (0,5) foram atingindo a faixa de limite da densidade de corrente de corrosão (0,1 – 0,2µA/cm²) de acordo com os ensaios corrosivos.


Figura 02 – Monitoramento entre densidade da corrente de corrosão com o tempo de exposição das armaduras para cada tipo de concreto (a/c) em solução agressoras.
3.2 Potencial de Corrosão
A Figura 03 mostra a comparação do potencial de corrosão para as armaduras em diferentes traços de concreto. Na Figura 03 são apresentados os resultados dos concretos com relação água/cimento de (0,4) a (0,6) submetidos à solução agressora 1M NaCl, 1 M NaCl + 0,4% H2SO4 e 1 M NaCl + 2% H2SO4. Observa-se que os potenciais tende a ficar mais negativos ao longo dos ensaios.



Figura 03 – Monitoramento entre potencial de corrosão com o tempo de exposição das armaduras para cada tipo de concreto (a/c) em soluções agressoras.
Certificamos que a solução mais agressiva (1M NaCl + 2% H2SO4) despassivou em menor tempo os concretos em que a maior relação água/cimento a/c 0,6 despassivou em (140 dias) atingindo potencial (- 557 mV), e o concreto com menor relação a/c 0,4 oxidou com 182 dias com potencial (-427 mV), ou seja, quanto maior a relação água/cimento mais rápido será a despassivação do aço.

A Figura 04 mostra a relação entre o tempo de exposição dos concretos e o tipo de solução agressora. As relações água/cimento apresentaram resultados que conferem com dados da literatura. Quanto maior a relação água/cimento mais propensão ao ataque de agentes agressivos, pois mais permeável é a estrutura interna do concreto, como é o caso da relação (0,6) que foi a que apresentou maior nível de corrosão das armaduras.



Figura 04 – Monitoramento entre potencial de corrosão com o tempo de exposição das armaduras para cada tipo de concreto (a/c) em solução de 1M NaCl + 2% H2SO4.


Observamos na Figura 04 que o tipo de solução agressiva foi fator importante para despassivação da armadura. O concreto (0,4) atacado com 1M NaCl depassivou com 750 dias de ensaio. O mesmo concreto (0,4) atacado com 1M NaCl + 0,4% H2SO4 reduziu 70% os dias de ataque, ou seja, oxidou em 220 dias, certificando em que o ataque ácido contribui para penetração dos Cl- na matriz do concreto, chegando a armadura com maior velocidade.

As relações água/cimento (0,5) e (0,6) obtiveram o mesmo perfil, diminuindo os dias de exposição conforme agressividade exposta.



3.3 Determinação do teor dos álcalis

Os hidróxidos alcalinos de cálcio, sódio e de potássio geradores de hidroxilas, são os compostos decisivos para assegurar o nível básico da solução aquosa dos poros do concreto, necessário a passivação do aço. Ao ser atacado com ácido sulfúrico o cimento reage formando sais de cálcio facilmente solúveis, que podem ser carreados pela água.

Nas Figuras 05 a 07 temos as concentrações dos íons Ca++, K+ e Na+ para os três tipos de concretos estudados com relação às soluções agressivas. Constatamos um mesmo perfil par os três tipos de concreto, onde as concentrações foram diminuindo conforme a agressividade das soluções, ou seja, à medida que aumentamos o teor de ácido aceleramos o processo de lixiviação dos íons Ca++, K+ e Na+.

Observamos que as menores concentrações iniciais foram para os íons de Ca++, isto é porque o hidróxido de cálcio é o mais vulnerável ao ataque de íons sulfatos. E as maiores concentrações forma registradas para os íons de Na+, isto é devido aos concretos serem atacados por uma solução de NaCl que agrega mais íons de sódio a estrutura.


Figura 051 - Concentração de Na+, K+ e Ca++(mmol/L) no concreto (0,4) próximo armadura em relação as soluções agressoras



Figura 06 - Concentração de Na+, K+ e Ca++(mmol/L) no concreto (0,5) próximo armadura em relação as soluções agressoras

Figura 07 - Concentração de Na+, K+ e Ca++(mmol/L) no concreto (0,6) próximo armadura em relação as soluções agressoras


4. CONCLUSÃO
A relação água/cimento e tipo de solução agressora foram fatores determinantes para corrosão do aço. Os concretos 0,6 de maior relação água/cimento (a/c) foram os primeiros a saírem do ensaio de corrosão induzida, devido à alta difusividade dos íons cloretos no interior da matriz ocasionada pela sua grande porosidade.

Os corpos de prova submetidos ao ataque da solução 1M NaCl + 2% H2SO4 foram os primeiros a despassivarem, devido a redução do pH da solução no interior dos poros e degradação da estrutura cimenticia.



A degradação do concreto por ação do ácido sulfúrico foi confirmada com os resultados analíticos da lixiviação da pasta de cimento em termos de Ca++,Na+ e K+.
5. REFERÊNCIAS
ANDRADE, C.; GONZÁLEZ, J. A. Técnicas electroquímicas cuali y cuantitativas para medir los efectos de las adiciones sobre la corrosión de las armaduras. Materiales de Construcción, n 182,p. 69 – 78.1981.








©ensaio.org 2017
enviar mensagem

    Página principal