Case: Detectando a Corrosão no Concreto Armado e Protendido

No mundo da construção civil, a durabilidade e a segurança das estruturas são de suma importância. Um dos fatores críticos que afetam ambos é a corrosão, especialmente em estruturas de concreto armado ou protendido.

Aqui, exploramos o papel vital da boa interpretação dos potenciais de corrosão, um aspecto fundamental para a manutenção e longevidade das estruturas.

O propósito da boa interpretação dos potenciais de corrosão obtidos em estrutura de concreto armado ou protendido visa o profundo conhecimento dos sintomas eletroquímicos existentes, podendo se decidir com isto onde serão realizados os serviços de interpretação deste sério problema. Dever-se observar, antes de proceder ao teste com a semipilha, algumas particularidades em relação à estrutura a ser analisada , pois poderão interferir nas leituras, obtendo-se, desta forma, valores incoerentes.

A superfície do concreto, nas regiões onde será feito o teste, não deverá apresentar desplacamentos ou trincas;
É necessário que haja continuidade elétrica entre as barras das armaduras das estruturas;
O teste deverá ser executado em um dia considerado típico. Por exemplo, evitar situação de estruturas molhadas ou úmidas, devido a chuvas que tenham caído na véspera.

A análise com a semipilha nos dá uma indicação momentânea do equilíbrio existente no estado de corrosão ao longo das armaduras, que muda, efetivamente, à medida que a umidade e outros fatores são alterados. Todo e qualquer processo de corrosão deflagrado ao longo das armaduras será detectado pelos potenciais da semipilha, a não ser que este processo seja ainda muito incipiente. Em certos casos, as carepas de corrosão formadas, tanto de magnetita quanto hematita (pois possuem estrutura de poros semelhantes) formarão um escudo ao circuito existente, impedindo a medição dos potenciais. Neste caso, estaremos medindo os potenciais da magnetita, que é um óxido estável, iludindo o operador da semipilha já que os potenciais deste metal não sugerem corrosão. Esta situação não é fácil de ser observada. Logo, torna-se importante abrir ”janelas”, de modo a checar o produto da corrosão. Naturalmente, os potenciais levantados variam de estrutura para estrutura e devem ser avaliados individualmente.

De modo geral, os íons de ferro dissolvidos podem permanecer em solução nos poros do concreto ou percolarem através das fissuras e trincas em direção à superfície da estrutura, onde reagirão com o oxigênio fora do ar para formar aquela famosa mancha de ferrugem marrom/vermelha (hematita). Por outro lado, poder-se-á ter processos de corrosão absolutamente aprisionados ao longo das armaduras, somente tornando-se aparente pelo surgimento de trincas na superfície do concreto. Esta segunda situação, é claro, é mais prejudicial à estrutura porque invariavelmente ocorre com perda de seção nas armaduras. Uma situação típica são as juntas de dilatação de nossas pontes e viadutos que, invariavelmente, deixam passar águas da chuva, desencadeando processos invisíveis de corrosão na zona de fretagem dos pilares, nas laterais das travessas e vigas, podendo chegar a taxas de corrosão localizadas superiores a 10mm de seção das armaduras por ano;
Quando o concreto apresenta-se seco, os produtos de corrosão permanecem na superfície das armaduras, sendo oxidados ali. Quando isto ocorre, irão surgir tensões superiores a que o concreto pode resistir, devido ao aumento do volume das barras de aço, ocorrendo trincas na zona de recobrimento do concreto. O nível ou grau de corrosão necessário para produzir trincas na camada de recobrimento dependerá do diâmetro das armaduras, da espessura do recobrimento, da resistência e da porosidade do concreto. Como regra geral, poder-se-á usar a relação entre o diâmetro das armaduras e a espessura do recobrimento como guia. Por exemplo, com uma relação igual a 0,5, pode-se ter uma profundidade corrosão na armadura em torno de 0,1mm, suficiente para trincas de recobrimento. Isto significa que, caso tenhamos uma taxa de corrosão tão pequena quanto 0,01mm/ano, poderemos ter o surgimento de trincas na superfície do concreto dentro de 10 anos.

Quando avaliamos os efeitos da corrosão, torna-se importante analisar sua relação produção/quantidade dos produtos de corrosão formados. A umidade do concreto e a possibilidade haver surgimento de corrosão por pites ou mesmo generalizada, ao longo da superfície da armadura, poderão ser parcialmente determinadas tanto pela análise das barras afetadas quanto pela resistência elétrica do concreto (resistividade). Se estivéssemos analisando a condição de surgimento de corrosão por pites, dever-se considerar o histórico as condições do ambiente, o que poderá ser feito tanto investigando a possível fonte de cloretos (ou o maior local de evidência) e de outros contaminantes, como o nível de molhagem do concreto.

Perceba se houve mudanças nas condições de exposição de estrutura, tipo respingos que estejam caindo de um novo telhado construído. Quando analisamos uma estrutura de concreto absolutamente seca, torna-se necessário conhecer a planta de armação (diâmetro e comprimento das barras) e a espessura de recobrimento do concreto, antes de expormos os resultados dos potenciais obtidos. Em estruturas sujeitas a umidade constante e com sintomas de trincas e corrosão, torna-se obrigatória a abertura de ”janelas”, seguindo-se uma análise visual apurada, particularmente nas juntas de dilatação.

Limitações:

O mapeamento dos potenciais não deverá ser feito em locais onde há incidência evidente de corrosão (aparente e séria) pelos seguintes motivos:

Após a formação dos produtos de corrosão, formar-se grandes trincas (abertura superior a 2-3mm), que quebram a ligação eletrolítica em torno da armadura, significando que o aço não possui mais este tipo de ligação com o concreto, necessário à atuação da semipilha;
Certas formas de carepas de corrosão (especialmente a magnetita) são condutoras de eletricidade, possuindo potenciais similares aos metais nobres. Desta forma, obter-se a mistura de potenciais, envolvendo armaduras corroídas e magnetita, tornando imprecisa a análise. Assim, para evitar estes problemas, dever-se-á limitar o mapeamento dos potenciais de corrosão a duas situações:
- Definindo-se áreas onde as armaduras estejam totalmente cobertas ou protegidas da corrosão pela camada de recobrimento do concreto. Esta condição é caracterizada pelo surgimento de altos potenciais, isto é, potenciais mais positivos que -50mV (com eletrodo de sulfato de cobre – ESC), podendo-se obter valores tão grandes quanto +150mV ESC. Valores como estes ocorrerão apenas onde a interface concreto/aço não tenha sido afetada, não podendo existir qualquer situação que possa comprometer esta condição do concreto, como por exemplo, uma reatividade álcali-agregado;
- Limitando-se áreas onde há corrosão localizada, definidas pelo surgimento dos potenciais mais negativos e por consideráveis gradientes de potenciais indicam a direção das correntes de corrosão. Dever-se executar as seguintes análises adicionais, com a semipilha, de modo a se determinar a situação das áreas onde o mapeamento é desaconselhado:
  - Existe uma grande macropilha em torno da área onde forma levantados os potenciais, e esta área é apenas parte do catodo? É o caso, por exemplo, de um pilar semienterrado, onde a área do anodo é a armadura abaixo do solo (com água) e o catodo situa-se vários metros acima;
  - Há evidência de deterioração no concreto? Esta estrutura deverá ser analisada em relação à falta de homogeneidade do seu concreto, reatividade álcali-agregado (RAA) etc. Quando há RAA, normalmente apresenta baixos valores de resistência elétrica ou resistividade (<5KWcm);
  - A qualidade da proteção do concreto contra a corrosão está diminuindo? Dever-se fazer testes de carbonatação, cloretos e resistividade e verificar se há presença de eflorescências na superfície. É interessante notar que quando constata-se carbonatação, a resistividade poderá apresentar-se alta. A ocorrência da lixiviação da cal (eflorescências brancas na superfície) implica num provável aumento de resistividade, ao passo que o ingresso de cloretos sempre irá importar na diminuição da resistividade. Quando se encontra altos teores de cloretos em uma determinada região, é comum deparar-se com resistividades menores do que 3kWcm. Pode-se, com base no mapeamento da resistividade, estimar os locais onde haverá maiores concentrações de cloretos. Logo, com estas análises e o mapeamento dos potenciais feito dentro de um período de tempo significativo, termos uma visão bastante precisa da situação da estrutura. Claro que não poderão faltar aberturas de ”janelas” para se verificar o real estado das armaduras, particularmente perto de trincas e juntas de dilatação, ou onde exista presença de manchas de óxidos ferruginosos. O corte do concreto para a execução das ”janelas” poderá ser de aberturas quadradas com 20cm de lado e profundidade suficiente para análise de toda a seção da armadura, checando-se a aparência dos produtos de corrosão, a redução da seção das barras e o tipo de corrosão (se por pines ou generalizada).