ARTIGO TÉCNICO - AT13: INOVAÇÃO NA CONSTRUÇÃO

Trazemos aqui a questão da inovação na construção. Muitas vezes não se tem a correta avaliação do que são técnicas/tecnologias e materiais inovadores. Entendendo a abordagem do SINAT (Sistema Nacional de Avaliação Técnica de Produtos Inovadores) , os professores Vanda Zanoni e João Manuel Sanchez, ambos colegas da FAU/UnB trazem considerações muito úteis na temática em questão. Agradecemos a colaboração dos colegas.

Boa leitura,

Prof. E. Bauer
 

INOVAÇÃO NA CONSTRUÇÃO: CONSIDERAÇÕES A PARTIR DAS DIRETRIZES E DOS DOCUMENTOS DE AVALIAÇÃO TÉCNICA DO SINAT

Vanda Alice Garcia Zanoni ; José Manoel Morales Sánchez 

 vandazanoni@unb.br  sanchez@unb.br 

1. INTRODUÇÃO

O SINAT (Sistema Nacional de Avaliação Técnica de produtos inovadores) criado em 2007 no âmbito do PBQP-H (Programa Brasileiro de Qualidade e Produtividade do Habitat), do Ministério das Cidades (MC), tem sido o mecanismo institucional que proporciona a validação de novas alternativas tecnológicas para produtos e processos inovadores da construção civil no Brasil.  

Os produtos e sistemas construtivos inovadores são aquele que, não possuindo normas técnicas prescritivas específicas ou não sendo identificados como sistemas tradicionais consagrados pelo seu uso, precisam ser balizados para adquirirem credibilidade e reconhecimento perante os consumidores e os agentes financiadores. A redução dos riscos decorrente do desconhecimento do desempenho real de produtos não normalizados, o aumento da credibilidade, o estímulo e a disseminação das inovações tecnológica tendem a ampliar a oferta de tecnologias para a produção, principalmente no âmbito da habitação, visando a redução de custos e o aumento de produtividade (TÈCHNE, 2009). 

A Diretriz SINAT é um documento de referência contendo diretrizes para a avaliação técnica especialmente desenvolvida para uma determinada família de produtos, baseado no conceito de desempenho de produtos.  Para os sistemas construtivos inovadores são adotados requisitos, critérios e métodos de avaliação previstos na NBR 15.575 - Desempenho de edifícios habitacionais de até cinco pavimentos (MITIDIERI et al. 2007). Caso não exista publicada uma Diretriz aplicável ao produto, a ITA (Instituição Técnica Avaliadora autorizada a participar do SINAT) elabora uma minuta de Diretriz e a submete à apreciação. Até o presente momento existem seis Instituição Técnica credenciadas no SINAT (Quadro 1), com a função de propor Diretrizes, realizar avaliações técnicas e elaborar Documento de Avaliação Técnica - DATec’s (MC, 2012). 

A partir da aprovação e publicação da Diretriz, o proponente de um produto inovador pode solicitar à ITA a elaboração de um DATec para seu produto ou sistema construtivo (MITIDIERI et al. 2007). DATec é um documento síntese de divulgação dos resultados da avaliação técnica do produto, realizada por uma ITA com a chancela SINAT,  com base na metodologia determinada pela Diretriz.  Para o produto ser alvo de um DATec, é necessário que exista uma Diretriz SINAT.  

Quase cinco anos após a sua regulamentação, o SINAT (Portaria nº 345, de 03/08/2007) totaliza até o presente momento a emissão de cinco Diretrizes e onze DATec’s (MC, 2012).

Este artigo apresenta uma análise baseada nas Diretrizes e nos DATec’s emitidos  pelo SINAT. A partir dos documentos publicados, são identificados os aspectos que caracterizam os sistemas construtivos como tecnologias inovadoras, abordando similaridades, restrições e aplicações. Com base na análise documental, pretende-se aumentar o nível de entendimento deste processo, prospectando o potencial para a inovação a partir dos sistemas propostos.  

2. SISTEMAS INOVADORES - DIRETRIZES SINAT e DATec’s

Até o presente momento (maio de 2012), sete DATc’s emitidos estão vinculadas à Diretriz SiNAT nº 001/rev.02 e  quatro DATc’s estão vinculados à Diretriz SiNAT nº 002, perfazendo um total de onze sistemas construtivos inovadores em paredes de concreto armado moldadas no local e de painéis estruturais pré-moldados, respectivamente.  As DIRETRIZES e DATec’s já emitidos pelo SINAT  estão disponível no site do PBQP-H, onde podem ser consultadas na integra. Os Quadros 2, 3 e 4 apresentam a relação dos documentos publicados e as respectivas datas de emissão (MC, 2012). 

Os sistemas construtivos inovadores Light Wood Framing, Light Steel Framing e painéis de PVC que já possuem Diretrizes SINAT, até então, não possuem nenhuma DATec divulgada. 

3. QUADRO ANALÍTICO

A abordagem analítica a que se propõe este artigo, apresentadas nos tópicos a seguir descritos, está restrita aos sistemas construtivos inovadores em paredes de concreto armado moldadas no local e de painéis estruturais pré-moldados que perfazem o total de onze  DATc’s.

3.1. Elementos Inovadores 

Os sistemas construtivos avaliados consideram como elementos inovadores as paredes de concreto moldadas no local e os painéis-parede pré-moldados. Esses elementos caracterizam-se como vedação vertical com função estrutural e são considerados inovadores, pois não estão contemplados em normas brasileiras. 

Mas, com a aprovado do Projeto 02:123.05-001 da ABNT/CB-2 em 29/02/2012, que trata dos requisitos, procedimentos para dimensionamento, produção e uso de paredes de concreto moldada no local, esta tecnologia ganha uma norma técnica e passa a ser considerada convencional. Apesar de existirem normas brasileiras para estruturas pré-fabricadas de concreto, ainda não existem normas técnicas que contemplem os sistemas construtivos constituídos por paredes com painéis pré-fabricados. 

3.2. Concreto 

Segundo a ABNT NBR 15.575- 4 os sistemas de vedação vertical interno e externo (SVVIE) são as partes do edifício habitacional que limitam verticalmente o edifício e seus ambientes internos, controlando o fluxo de agentes solicitantes. Classifica como vedações leves não estruturais, aquelas cuja densidade superficial é menor que 60kg/m² (ABNT NBR 15.575- 4). As vedações verticais pesadas são as que podem ser estruturais ou não, constituídas de elementos de densidade superficial superior ao limite pré-determinado.

Para as paredes de concreto moldadas no local, a Diretriz SINAT 001 estabelece o uso de concreto normal (densidade em torno de 2300 kg/m3), limita o uso do concreto com ar incorporado (densidade em torno de 1900 kg/m3) somente para edificações térreas ou até 2 pavimentos e restringe a utilização de concreto celular e de concreto com agregado leve. Já a Diretriz 002 para painéis pré-moldados permite o emprego do concreto comum, caracterizado por massa específica não inferior a 2150 kg/m3 e fck ≥ 20 MPa (considerando-se as exigências previstas na NBR 6118) e concreto leve (mistura com ar incorporado ou outro),  atentando-se para o potencial de resistência do concreto a agentes agressivos mais comuns, como carbonatação e penetração de cloretos, quando do emprego de armaduras metálicas ou a compatibilidade do material das armaduras com o concreto (álcalis do cimento) quando do uso das fibra não metálicas. 

Com base nas Diretrizes citadas, os sistemas inovadores aprovados empregam o concreto comum com 2300 kg/m3 e 2400 kg/m3 e resistência característica à compressão ≥ 25 MPa e menor ou igual a 40 MPa. O emprego do concreto produzido com aditivo polimérico (concreto leve) adota massa específica aproximada de 1.900 kg/m3 e resistência característica à compressão variando de 8 MPa a 14 MPa. Para os concretos com adição de fibras de polipropileno a massa específica adotada é de 2250 kg/m3 e 2500 kg/m3 com resistência característica à compressão especificada de 25 MPa e 30 MPa. 

Neste momento do desenvolvimento tecnológico, observa-se a ausência de tecnologias inovadoras no emprego de concretos celulares, com agregado leve, com adições de compósitos, com resíduos, entre outros. Essa restrição reporta-nos às experiências dos anos 80, quando foram implantados no Brasil os canteiros experimentais como espaços de experimentação para testar sistemas construtivos industrializados, visando o desenvolvimento e a seleção de tecnologias a serem aplicadas na produção de habitações de baixa renda. Segundo  Silva et al. (2010) os resultados da Avaliação Pós-Ocupação feita no Canteiro Experimental de Heliópolis mostram que a maioria das edificações apresentou desempenho insatisfatório. Os problemas observados indicam falhas no processo de desenvolvimento para adoção de novas tecnologias, o qual possivelmente foi conduzido sem visão sistêmica (SILVA, KATO, SABBATINI, BARROS, 2010). 

3.3. Armadura

Nos sistemas analisados verificam-se o uso de armaduras constituídas de barras de aço, telas metálicas soldadas, treliças soldadas galvanizadas com proteção de zinco e telas de fibra de vidro tipo Álcalis Resistentes protegidas com resinas de poliéster. Não existe até o momento normalização brasileira para armaduras não metálicas para concreto armado ou armaduras galvanizadas. A ABNT - NBR 7480: 2007 - Aço destinado a armaduras para estruturas de concreto armado – Especificação refere-se somente às barras (CA 25 e CA 50) e fios (CA 60) de aço e a normalização para as paredes de concreto moldadas no local restringe-se ao uso de armaduras metálicas.  Portanto, os DATc’s dos referidos sistemas são instrumentos importantes para a validação das inovações.

3.4. Fôrma

Nos DATec’s  analisados, os sistemas inovadores predominantes são aqueles que utilizam as paredes moldadas no local. Esses sistemas diferenciam-se basicamente quanto ao uso dos sistemas de fôrma. Podendo ser metálicas, de madeira ou de plástico, as fôrmas são elementos importantes a serem monitorados na produção. Os sistemas de paredes moldadas no local caracterizam-se por ciclos diários de montagem e desmontagem das fôrmas, tornando-se um diferencial para o aumento da produtividade. O projeto de norma aprovado para paredes de concreto moldada no local estabelece o sistema de fôrma como um requisito que deve ser validado pelo projetista de estrutura. Os sistemas de fôrmas para concreto moldado in loco foram recentemente normalizados pela ABNT - NBR 15696: 2009 - Fôrmas e escoramentos para estruturas de concreto - Projeto, dimensionamento e procedimentos executivos. 

3.5. Processo de Produção 

Os elementos inovadores podem ser produzidos fora do seu local de aplicação (off-site) ou moldados no local (on-site). As Diretrizes validam os sistemas inovadores do tipo painel fabricados em unidades de produção montadas em canteiro-de-obras ou em usina. Para evitar a tributação excessiva e os custos com transportes é evidente a preferência pelos sistemas de paredes moldados no local ou à pré-fabricação de painéis em instalações localizadas no próprio canteiro de obra, como pode ser observado nas DATec’s emitidas.

As paredes e os painéis de concreto dos sistemas inovadores podem ser classificados na categoria de vedações externas pesadas (densidade superficial > 100kg/m²). Isso requer investimento e gestão para as instalações e equipamento (principalmente ponte rolante e grua), para o transporte e manuseio dos sistemas construtivos com painéis de vedação. A baixa mecanização dos canteiros de obra brasileiros é um dos gargalos para a produção mais intensa de sistemas construtivos em painéis. 

A produção em escala dos sistemas inovadores, aliada a baixa disponibilidade de mão de obra para os sistemas tradicionais,  alavancam processos que demandam contingentes com menor habilidade para as tarefas artesanais no canteiro de obra, mas que podem ser treinadas para o processo de montagem e desmontagem, como é o caso dos sistemas de paredes moldadas no local. Diminui-se o número de empregados e, inclusive, aumenta a possibilidade da inserção da mão de obra feminina no canteiro de obra. Serventes ou ajudantes são mais disponíveis para contratação que oficiais especializados em carpintaria, alvenaria ou ferragem, necessários para os sistemas estruturais e de vedação das tecnologias tradicionais. 

3.6. Flexibilidade arquitetônica

Todos os sistemas inovadores apresentam restrições quanto à flexibilidade arquitetônica. As paredes de concreto moldadas no local ou aquelas formadas por painéis não podem ser alteradas, removidas total ou parcialmente demolidas pelo usuário, visto que se caracterizam como elementos estruturais. Qualquer modificação em paredes e lajes, como abertura de vãos e rasgos para instalações hidráulicas e elétricas, deve ser previamente acordada, na fase de projeto do edifício. Cada sistema tem as suas especificidades para as unidades de habitação geminadas, assim como interfaces, comprimento máximo dos painéis, pé-direito das edificações e adequação das instalações, entre outras. Principalmente, os sistemas construtivos com painéis reforçam as exigências relacionadas às interfaces (ligações, juntas) visando garantir, além da estabilidade estrutural, a estanqueidade. O Manual de Operação, Uso e Manutenção (Manual do Proprietário) deve definir para cada empreendimento os procedimentos e cuidados na utilização. 

4. CONSIDERAÇÕES FINAIS

Os sistemas construtivos inovadores foram analisados, neste artigo, sob alguns aspectos que permitiram identificar o potencial para a inovação a partir da continuidade do desenvolvimento tecnológico dos sistemas propostos. Nesta prospecção, detectaram-se as tendências mais relevantes e o  papel educativo do SINAT,  visto que as inovações propostas até o momento são sistematizações de tecnologias que já estavam sendo aplicadas no setor produtivo, caracterizando-se como inovação incremental ou melhoria contínua. Em síntese, entre outras, destacamos:

• Consolidação dos sistemas em paredes de concreto moldadas no local e tendência de crescimento dos sistemas de painéis pré-moldados off-site, com potencial de inovação para o uso de concretos não convencionais, armaduras não metálicas, armaduras galvanizadas e  sistemas de fôrmas;

• Consolidação de uma cultura de avaliação técnica, controle laboratorial e monitoramento da produção, estabelecendo uma linha base de referência de dados de desempenho para os sistemas brasileiros, fortalecendo e disseminando a aplicação do conjunto de normas identificado por ABNT - NBR 15.571, com potencial para o desenvolvimento tecnológico baseado em normas técnicas  e garantias de conformidade de componentes e sistemas dentro de requisitos estabelecidos, principalmente aqueles relacionados com a durabilidade e segurança.

Os proponentes dos sistemas inovadores aprovados com a chancela SINAT são empresas produtoras de unidades habitacionais em escala.   Considerando que os sistemas inovadores referendados estão aptos a produzirem centenas de unidades em todo o país, espera-se que a sistematização e a difusão do conhecimento adquirido e das práticas propostas permitam um desenvolvimento tecnológico consolidado qualitativamente, principalmente para as habitações de interesse social. 

REFERÊNCIAS

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). NBR 15.575-1: Desempenho de edifícios habitacionais de até cinco pavimentos – parte 1: geral. São Paulo, 2008- a. 

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT) NBR 15.575-4: Desempenho de edifícios habitacionais de até cinco pavimentos, Parte 4: Fachadas e paredes internas. São Paulo, 2008 - b.

MINISTÉRIO DAS CIDADES (MC). PBQP-H - Programa Brasileiro da Qualidade e Produtividade do Habitat. SINAT - Sistema Nacional de Avaliação Técnica. Disponível em http://www4.cidades.gov.br/pbqp-h/projetos_sinat.php. Acessado em fevereiro de 2012. 

MITIDIERI Fº, C.V.; CLETO, F. da R.; WEBER, M.S. Desenvolvimento e Implementação do Sistema Nacional de Avaliações Técnicas de Produtos Inovadores (SINAT).  V SIBRAGEC: Campinas, outubro 2007, 10p.

TÉCHNE. Sinat. Reportagem de Renato Faria. Ed.150, setembro de 2009.  

SILVA, F.B.; KATO C.S.; SABBATINI F.H.; BARROS, M.S.B. Sistemas construtivos industrializados para a construção habitacional: análise do canteiro experimental Heliópolis. In: Encontro Nacional de Tecnologia do Ambiente Construído, 13, 2010, Canela, RS. Anais... Canela: ANTAC, 2010. 

ARTIGO TÉCNICO - AT 12 ESTUDO DA CONSISTÊNCIA EM ARGAMASSAS

Trazemos aqui uma versão resumida do trabalho desenvolvido pelo prof. José Getulio Gomes de Sousa (UNIVASF) focado na avaliação da consistência das argamassas. É interessante mencionar que para quaisquer que sejam as ferramentas de estudo (ensaios clássicos, ensaios reológicos, caracterizações, etc.) o fundamental é a análise e o entendimento dos comportamentos, o que permite a aplicação tecnológica de engenharia. 
Boa leitura. 

ESTUDO DA CONSISTÊNCIA DAS ARGAMASSAS NO ESTADO FRESCO

José Getulio Gomes de Sousa (1); Elton Bauer (2)

(1) Professor Doutor, Colegiado de Engenharia Civil da Universidade Federal do Vale do São Francisco Campus Tecnológico de Juazeiro, Rodovia Juazeiro-Sobradinho, s/n, Bairro: Malhada da Areia, CEP: 48900-000, Juazeiro (BA), Brasil, 

(2) Professor Doutor, Pós-Graduação em Estruturas e Construção Civil da Universidade de Brasília 

e-mail: jose.getulio@univasf.edu.br, elbauerlem@gmail.com.br. 

1        Introdução

O estudo das propriedades no estado fresco de concretos e argamassas tem sido objeto de inúmeras pesquisas nos últimos anos. Novos parâmetros e conceitos descritos no estudo do comportamento reológico dos materiais são cada vez mais usados, além de equipamentos especiais, denominados de viscosímetros e reômetros, o que demonstra certos avanços na área. Entretanto, outros aspectos precisão ainda ser melhor explorados como, por exemplo, grande parte desses equipamentos é de custo relativamente alto e com limitações de uso dependendo das características dos materiais ensaiados (faixa de consistência, dimensões das partículas, condições de ensaio, dentre outros). Este panorama é suficiente para motivar o estudo e o desenvolvimento de métodos mais simples que permitam uma avaliação indireta das propriedades no estado fresco de argamassas e concretos.  

Especificamente no caso do concreto, a consistência, avaliada por meio do ensaio de abatimento (NBR NM 67, 1998), possibilita uma avaliação indireta da trabalhabilidade para a maioria dos concretos convencionais. Esta situação apenas é dificultada quando certos concretos especiais são aplicados, onde se verifica que apenas o conhecimento do abatimento não é suficiente para caracterizar o concreto no estado fresco.

No caso das argamassas, a situação é mais complexa. Mesmo para as argamassas convencionais, o método tradicional de avaliação da consistência, o método da mesa de consistência (NBR 13276, 1995), não favorece uma avaliação precisa de tal propriedade. É possível encontrar argamassas com iguais valores de espalhamento, entretanto, com condições de aplicação visivelmente diferenciadas. 

Pesquisas com objetivo de encontrar métodos que permitam uma avaliação mais precisa da consistência das argamassas, que possam implicar na diferenciação de certas condições de trabalhabilidade, são cada vez mais presentes, fato que tem colaborado fortemente para um melhor entendimento sobre o assunto. Como exemplos têm-se os métodos de penetração de cone (ASTM C 780, 1996) e vane test (BAUER, et al. 2007), que estão sendo recentemente usadas para medir a consistência das argamassas.  

ANGELIM (2000) utilizou o método de penetração de cone na avaliação da consistência de argamassas mistas, a partir de um estudo da adição de vários tipos de finos na composição das argamassas. Nessa pesquisa, as argamassas denominadas de plásticas apresentaram valores de consistência entre 45 e 56 mm. BAUER et al. (2007), apresenta uma estudo inicial de aplicação desse método na comparação com os métodos da mesa de consistência e vane test. O estudo foi desenvolvido em argamassas industrializadas (argamassas com aditivo incorporador de ar), onde se encontrou certa correlação entre os valores de penetração de cone e de tensão de escoamento obtidos pelo método vane test. 

No caso do vane test, é possível encontrar trabalhos que utilizaram o método para caracterizar concretos (como o trabalho de AUSTIN et al. (1999)) e argamassas (como os trabalhos de ALVES et al. (2002), SANTOS (2003), PAES (2004)). Na pesquisa de ALVES (2002), foi possível definir os valores de tensão entre 0,71 - 0,81 kPa como a faixa de tensão de escoamento, que caracterizava a consistência ideal de determinadas argamassas com aditivos incorporadores de ar (considerando um processo de aplicação manual em blocos de concreto sem chapisco). O mesmo equipamento foi utilizado por SANTOS (2003), onde se encontrou um valor mínimo 0,42 kPa de tensão de escoamento para uma condição limite de bombeabilidade de argamassas para projeção. Na pesquisa de PAES (2004), no estudo de argamassas mistas de cimento e cal, encontraram-se valores de tensão de escoamento pelo método vane test variando entre 1,19 e 1,70 kPa.

Com o objetivo de contribuir com a discussão, este artigo apresenta um estudo experimental de avaliação da consistência de argamassas de revestimento, utilizando os métodos: Mesa de Consistência (NBR 13276, 1995), Penetração de Cone (ASTM C 780, 1996) e Vane Test. 

2        Programa experimental

2.1     Variáveis do estudo

A pesquisa foi planejada tendo em vista avaliar argamassas com diferentes comportamentos no estado fresco, caracterizando faixas de argamassas trabalháveis e não trabalháveis. 

Os estudos foram desenvolvidos em argamassas de cal e areia, por entender que, para o objetivo inicial do estudo, as variações nas proporções entre esses dois materiais são suficientes para atender as faixas de trabalhabilidade desejadas.       

Como variáveis do estudo tem-se:

Variáveis Independentes

• três valores de consistência especificados em função da penetração de cone em mm (PC1 = 45 mm, PC2 = 50 mm e PC3 = 55 mm);

• três relações Aglomerante/Agregado em volume (TC1 = 5,5%, TC2 = 16,5% e TC3 = 27,5; 

• três composições granulométricas (definidas como AG1, AG2 e AG3, conforme Tabela  4).

Variável dependente

• o espalhamento, obtido pelo método da mesa de consistência expresso em mm;

• a tensão de escoamento, obtido pelo método vane test expresso em kPa.

As variações na consistência foram efetuadas em função da relação Água/Agregado necessária para fornecer os valores de penetração de cone desejados, no caso 45, 50 e 55 mm. Esses valores foram escolhidos com base em estudos preliminares, onde se observou que a faixa considerada permitia uma avaliação da consistência pelos demais métodos utilizados na pesquisa, além do que, essa corresponde a uma faixa de valores encontrados em algumas pesquisas que utilizaram o método de penetração de cone para caracterizar a consistência de argamassas (ANGELIM, 2000; CASCUDO et al., 2005). 

As relações aglomerante/agregado consideradas correspondem a teores predefinidos para caracterizar faixas de argamassas trabalháveis e não trabalháveis, objetivando provocar alterações nos parâmetros determinados por cada método de ensaio usado. Esses teores também estão variando próximos dos valores comummente utilizados na produção das argamassas para revestimento. 

A Tabela 1 apresenta um resumo com as composições das argamassas utilizadas no estudo, em destaque, encontram-se os valores de penetração de cone (consistência considerada), a relação água/matérias secos utilizada, o teor de aglomerante e os traços em massa e volume das argamassas.  

Tabela 1 - Proporções entre os materiais constituintes das argamassas estudadas em cada série

As variações nas composições dos agregados foi um dos principais artifícios utilizados durante o desenvolvimento da pesquisa para provocar, intencionalmente, variações específicas nas propriedades das argamassas no estado fresco, considerando uma mesma condição de trabalhabilidade como, por exemplo: 

• maior aspereza provocada por teores consideráveis de partículas de dimensões maiores;

• maior plasticidade provocada pela presença de um maior teor de finos na composição granulométrica; e

• exigências de demandas particulares de teores de água e cal. 

2.2     Caracterização dos materiais utilizados

As composições das argamassas foram definidas com base nos materiais que são freqüentemente utilizados na produção das argamassas mistas, dando ênfase aos disponíveis comercialmente na região do Distrito Federal. 

2.2.1    Cal

A cal utilizada na composição das argamassas foi uma cal CH III fabricada pela ICAL-Indústria de Calcinação Ltda., localizada em São José da Lapa - MG. Esse material foi adquirido no comércio local de Brasília, em sacos de 20 kg, de um mesmo lote. A caracterização física e química da cal encontra-se nas Tabelas 2 e 3, respectivamente.

2.2.2    Agregados

Como agregado, utilizou-se na composição das argamassas uma areia lavada, proveniente do Rio Corumbá, em Goiás, sendo adquirida no comércio local de Brasília.  

Inicialmente, os agregados passaram por processo de secagem, peneiramento e seleção dos grãos, sendo separados em três faixas granulométricas de acordo com as dimensões das malhas das peneiras (peneiras especificadas na NBR 5734, 1988), a saber: 

• Faixa 1 - entre as peneiras de malhas 1,2 e 0,6 mm; 

• Faixa 2 - entre as peneiras de malhas 0,6 e 0,3 mm; e

• Faixa 3 - menor que a peneira de malha 0,3 mm.

Após a seleção, as frações, individualmente, passaram por um processo de homogeneização sendo, em seguida, armazenadas em tambores apropriados, protegidos da umidade e de possíveis contaminações externas. A homogeneização individual de cada fração teve como objetivo reduzir as possíveis variações granulométricas originadas durante a etapa de peneiramento da areia. Cada fração foi utilizada na definição das diferentes curvas granulométricas dos agregados que formaram as argamassas. Ao todo, foram empregadas três composições granulométricas produzidas em laboratório. As composições utilizadas estão descritas na Tabela 4, em termos do percentual de cada fração considerada. 

Estas composições estão ainda caracterizadas na Tabela 5 e na Figura 1 a partir das características físicas e das curvas granulométricas dos agregados.

2.3     Procedimentos empregados

O procedimento utilizado durante o desenvolvimento do estudo pode ser enumerado nas seguintes etapas:

1. definição das composições de argamassa, especificando principalmente a relação aglomerante/agregado para cada série;

2. determinação dos teores de água necessários à obtenção das consistências requeridas (no caso, penetração de cone de 45, 50 e 55 mm (ASTM C 780, 1996)); 

3. produção e homogeneização dos materiais anidros, para todas as séries (produção das argamassas);

4. mistura em argamassadeira planetária com a quantidade de água especificada para a consistência desejada (definida na etapa 2);

5. avaliação das argamassas pelos métodos da mesa de consistência (NBR 13276, 1995) e vane test.

As particularidades operacionais consideradas durante a aplicação dos métodos de penetração de cone e vane test estão apresentadas nas Tabela 6 e 7. Para o método da mesa de consistência, o procedimento empregado foi o mesmo recomendado pela NBR 13276 (1995).

3        Apresentação e discussão dos resultados

3.1     Avaliação do método vane test

Os resultados de tensão de escoamento obtidos pelo método vane test estão apresentados na Figura 2, em função dos valores da relação Aglomerante/Agregado, considerando cada valor de penetração de cone especificado (PC = 45, 50 e 55 mm). 

Nas Séries AG1 e AG2 (Figuras 2-a e b), observa-se que as composições com 5,5% de relação Aglomerante/Agregado apresentam um elevado valor de tensão de escoamento em relação aos demais. Com o aumento do teor de cal, para 16,5%, a tensão tende a diminuir, permanecendo praticamente constante.

Para a série AG3 (Figura 2-c), os comportamentos identificados são similares, apresentando, porém, certa distinção das tendências observadas nas demais séries (AG1 e AG2). Em resumo, tem-se uma leve queda da tensão de escoamento ao passar da relação Aglomerante/Agregado igual a 5,5% para 16,5%, seguido de aumento da tensão de escoamento quando a relação se aproxima de 27,5%. 

Os resultados demonstram que, apesar de serem fixados os valores de consistência pelo método de penetração de cone, os valores de tensão de escoamento ainda apresentam variações bem significativas, principalmente, quando a penetração de cone avaliada é em torno de 45 mm e a relação Aglomerante/Agregado é igual a 5,5% (condição de dificuldade de cisalhamento). No caso da tensão de escoamento, o aglomerante, juntamente com a água, está funcionando como lubrificante das partículas de agregado. Para uma relação Aglomerante/Agregado em torno de 5,5%, a interação entre as partículas de agregado é relativamente alta e favorece um contato mais íntimo, o que provoca aumentos na tensão máxima de cisalhamento. Essa interação é minimizada, em parte ao passar da consistência de 45 mm para 50 e 55 mm, respectivamente (como mostram as curvas das Séries AG1 e AG2 - Figuras 2-a e b). 

No caso da Série AG3, os valores menores de tensão de escoamento para a relação Aglomerante/Agregado igual a 5,5% podem ser justificados talvez devido a um menor grau de contato entre as partículas maiores do agregado, favorecido pela presença de uma considerável parcela de agregado menor que 0,3 mm. Nesse caso, as partículas podem estar atuando como lubrificantes, exercendo, em parte, a função das partículas da cal que estão sendo adicionadas. Aumentando-se a relação Aglomerante/Agregado para 16,5%, o teor de cal, juntamente com o teor de água, torna-se suficiente para provocar um afastamento entre as partículas, favorecendo o fluxo relativo entre as mesmas. Para valores de relação Aglomerante/Agregado maiores, em torno de 27,5%, o teor de aglomerante passa a atuar favorecendo uma maior interconexão entre as partículas de agregado, dificultado, assim, o fluxo relativo e aumentando os valores de tensão de escoamento. 

3.2     Avaliação do método da mesa de consistência

O ensaio da mesa de consistência se mostrou bem sensível às variações nos teores de aglomerantes presentes nas argamassas. Em alguns casos, a obtenção dos valores de espalhamento ficou comprometida, uma vez que a argamassa apresentava um excessivo grau de exsudação, o que favorecia a drenagem da água logo após a preparação da amostra e durante o ensaio, exibindo certa dificuldade de espalhamento com aplicação dos golpes. A condição relatada foi identificada, na maioria das argamassas, onde a relação Aglomerante/Agregado era em torno de 5,5%, sendo mais crítico nas argamassas com agregados AG1 e AG2. Para o agregado AG3, tal comportamento não esteve marcado como nos demais. 

Os resultados de espalhamento, obtidos pelo método da mesa de consistência, estão apresentados na Figura 3, em função dos valores da relação Aglomerante/Agregado, considerando cada valor de penetração de cone especificado no respectivo projeto experimental (PC = 45, 50 e 55 mm). 

No caso das Séries AG1 e AG2 (Figura 3-a e b), no trecho inicial em torno da relação Aglomerante/Agregado igual 5,5%, identifica-se certo grau de interferência no que concerne aos demais teores de aglomerante estudados (16,5% e 27,5%). Os valores de espalhamento obtidos apontam para uma argamassa que apresenta dificuldades de espalhamento logo após a aplicação dos golpes na mesa de consistência. Quando a relação Aglomerante/Agregado é em torno de 16,5%, essas séries apresentam um ponto de máximo espalhamento. Com o aumento do teor de aglomerante para 27,5%, os valores de espalhamento exibem uma tendência de diminuição. 

As condições relatadas, em parte, se aproximam dos comportamentos identificados no estudo do método vane test. No caso dos valores de espalhamento, o aglomerante, juntamente com a água, também pode estar funcionando como lubrificante das partículas de agregado. Para uma relação Aglomerante/Agregado em torno de 5,5%, a interação entre as partículas de agregado, ainda, é relativamente alta, provocando diminuição nos valores de espalhamento. Essa interação é minimizada quando a relação Aglomerante/Agregado passa para os teores de 16,5% e 27,5%. Em valores de relação Aglomerante/Agregado maiores (próximo de 27,5), o teor de aglomerante passa a atuar favorecendo uma maior interconexão entre as partículas de agregado, absorvendo parte da energia dos golpes, dificultando o fluxo relativo entre as partículas de agregado, implicando na redução do espalhamento. 

Na Série AG3 (Figura 3-c), as curvas são praticamente paralelas ao eixo das abscissas, apresentando ainda variações em torno da mesma amplitude de valores de espalhamento (250 e 280 mm de espalhamento). Nesses casos, não se observam maiores alterações com as mudanças nos teores de aglomerante. Esse fato leva a apontar que as medidas de penetração de cone e espalhamento, pela mesa de consistência, estão sendo influenciadas por um mesmo parâmetro, apresentando forte correlação.  

3.3     Tensão de escoamento em função dos valores de penetração de cone

A comparação dos resultados, obtidos a partir do ensaio de penetração de cone e vane test, está apresentada na Figura 4. As curvas são representadas em termos da tensão de escoamento em função do valor de penetração de cone, considerando as relações Aglomerante/Agregado utilizadas no estudo, no caso 5,5%, 16,5% e 27,5

Em geral, percebe-se que a relação entre os valores de penetração de cone e tensão de escoamento não são fortemente pronunciadas em todas as relações Aglomerante/Agregado. Quando a relação Aglomerante/Agregado é de 5,5%, para uma penetração de cone de 45 mm, encontram-se valores de tensão de escoamento entre 1,40 e 3,18 kPa (diferença de 1,78 kPa). Esse intervalo é diminuído quando a penetração aumenta para 55 mm, passando para um intervalo entre 0,68 e 1,83 kPa (diferença de 1,15 kPa). Quando a relação Aglomerante/Agregado aumenta para 16,5% e 27,5%, a faixa de variação dos valores diminui consideravelmente e os dois métodos passam a ter um grau de correlação aparentemente maior. No caso da relação Aglomerante/Agregado igual a 27,5%, a faixa de variação é entre 1,41 e 1,87 kPa para 45 mm de penetração de cone (diferença de 0,46 kPa) e entre 0,85 e 1,33 kPa para 55 mm de penetração de cone (diferença de 0,48 kPa). 

Percebe-se que apesar da consistência ser fixada nos valores de penetração de cone de 45, 50 e 55 mm, o método vane test ainda está identificando variações significativas nos valores de tensão de escoamento (indicando uma maior sensibilidade), diferenças essas, que são atenuadas aumentando o teor de aglomerante na composição das argamassas. 

As diferenças podem ser justificadas devido às configurações dos dispositivos e dos procedimentos de ensaio empregados, que podem estar provocando alterações na sensibilidade dos métodos, destacando-se: a geometria dos dispositivos, utilizados na análise, que provocam distribuições de tensões bem específicas (método de penetração de cone => dispositivo em forma de cone; método vane test => palheta em cruz); a região avaliada por cada método (método de penetração de cone => região superior da amostra; método vane test => área distribuída na parte central da amostra);  a velocidade de realização do ensaio (método de penetração de cone => quase imediatamente após a liberação do cone em queda livre, a uma taxa de cisalhamento variada;  método vane test => acréscimo de tensão lentamente em uma taxa de cisalhamento constante, podendo o ensaio durar entre 30 e 60 s). 

A identificação de argamassas, com certa carência de pasta na composição, que é denunciada por um aumento nos valores de tensão de escoamento, favorece a utilização do método vane test no estudo da consistência e na definição de relações Aglomerante/Agregado adequadas. 

Quanto ao método de penetração de cone, devido a sua simplicidade, pode ser utilizado como ferramenta de controle da consistência das argamassas, uma vez já definida tal propriedade em estudos preliminares de laboratório.  

3.4     Espalhamento em função dos valores de penetração de cone 

A comparação dos resultados, obtidos a partir do ensaio de penetração de cone e mesa de consistência, está apresentada na Figura 5. As curvas são representadas em termos do espalhamento em função do valor de penetração de cone, considerando as relações Aglomerante/Agregado utilizadas no estudo, no caso 5,5%, 16,5% e 27,5%.

  

Observa-se que a relação entre os valores de penetração de cone e espalhamento também não são fortemente pronunciadas em todas as relações Aglomerante/Agregado. Quando a relação Aglomerante/Agregado é de 5,5%, para uma penetração de cone de 45 mm, encontram-se valores de espalhamento entre 169 e 247 mm (diferença de 78 mm), diferença que é diminuída quando a penetração aumenta para 55 mm, passando para um intervalo entre 230 e 275 mm (diferença de 45). Quando a relação Aglomerante/Agregado aumenta para 16,5% e 27,5%, a faixa de variação dos valores diminui consideravelmente e os dois métodos passam a ter um grau de correlação aparentemente maior. Na relação Aglomerante/Agregado igual a 27,5% a faixa de variação é entre 231 e 243 mm para 45 mm de penetração de cone (diferença de 12 mm) e 250 e 270 mm para 55 mm de penetração de cone (diferença de 20 mm).

Nos casos analisados, o método da mesa de consistência, também, está sendo sensível a algum parâmetro, que está provocando alterações nos valores de espalhamento, mesmo considerando valores de consistência predefinidos. Em uma faixa de penetração de cone, relativamente estreita (no caso, entre 45 e 55 mm), os valores de espalhamento podem ser consideráveis, dependendo da argamassa avaliada.

Nesse caso, as diferenças podem ser pronunciadas, também, devido às características inerentes à configuração dos dispositivos e aos procedimentos de ensaios utilizados na avaliação das argamassas. Para o ensaio de penetração de cone, os fatores são os mesmos apontados no item anterior, sendo, no caso do ensaio da mesa de consistência, necessário considerar a metodologia de ensaio (medida de espalhamento horizontal logo após a aplicação de determinado número de golpes), a massa de material analisado, que pode variar de amostra para amostra e durante o ensaio.    

Todos os fatores que, de certa forma, dificultam ou favorecem o cisalhamento relativo entre as camadas internas da argamassa, absorvendo ou transmitindo parte da energia gerada durante a aplicação dos golpes na mesa, influenciam o valor de espalhamento durante o ensaio de consistência. Talvez, esses sejam os principais motivos que apontam para a dificuldade de espalhamento em argamassa com deficiência de pasta entre as partículas de agregados ou com excesso de ar incorporado na composição das argamassas. 

Os fatores, que apontam para as dificuldades de correlacionar os valores de espalhamento com a consistência das argamassas, são vários, conforme já foi discutido. Entretanto, o método torna-se interessante durante uma avaliação qualitativa da estabilidade das argamassas, no decorrer do ensaio (aplicação dos golpes na mesa). É possível observar, por exemplo, se a argamassa tem determinada tendência à segregação, exsudação e até uma deficiência de pasta. O método, ainda, pode ser utilizado como ferramenta de controle da consistência, em argamassas previamente dosadas, porém, nessa condição, o método de penetração de cone oferece maiores vantagens devido à simplicidade de operação, permitindo inclusive avaliações em obra. 

      

3.5     Tensão de escoamento em função dos valores de espalhamento 

Na Figura 6, uma análise direta da correlação, entre os resultados de tensão de escoamento e espalhamento, é favorecida. Nessa, observa-se que os valores obtidos no estudo caracterizam uma tendência de comportamento que aponta para um elevado grau de correlação entre os resultados. Esse fato indica que os valores fornecidos pelos dois métodos de ensaio, no caso das argamassas avaliadas, aparentemente, estão sendo influenciados pelos mesmos parâmetros, que caracterizam as argamassas. Entretanto, entre os valores de espalhamento de 200 mm e 300 mm, existe uma concentração de pontos em uma faixa com amplitude entre 0,65 e 0,74 kPa (região delimitada pelas linhas tracejadas paralelas a curva de tendência), valor que aponta para algumas diferenças entre os valores fornecidos pelos dois medos de ensaio, dependendo da argamassa avaliada. 

4        Conclusões

Assumindo-se que a consistência é uma medida indireta da resistência ao cisalhamento entre camadas adjacentes da argamassa, em uma dada taxa de cisalhamento, tem-se que os ensaios de penetração de cone, mesa de consistência e vane test podem ser classificados como ensaios para avaliar a consistência das argamassas. 

O método de penetração de cone ofereceu certa sensibilidade às variações na composição das argamassas, podendo ser utilizado como ferramenta de controle da consistência. Essa sensibilidade é expressa em termos da facilidade ou dificuldade de penetração do dispositivo, provocando deformação e cisalhamento na amostra ensaiada.

O método da mesa de consistência, apesar das críticas, mostrou-se com certa sensibilidade na avaliação da consistência das argamassas. Essa sensibilidade foi traduzida em termos de uma maior ou menor dificuldade de espalhamento provocada pelas alterações impostas na composição das argamassas. Durante o estudo, o método permitiu, também, uma avaliação qualitativa das argamassas, possibilitando identificar misturas com deficiência de pasta, com forte tendência à segregação e exsudação. 

O método vane test, em relação aos demais ensaios, ofereceu uma maior sensibilidade na determinação da resistência de cisalhamento das argamassas, permitindo uma análise mais precisa da consistência em função das variações nos teores de materiais. Tal sensibilidade foi traduzida em termos de uma dificuldade ou facilidade de cisalhamento entre as camadas, provocada pelas alterações nos teores de aglomerante e água na composição das argamassas. Outro ponto favorável ao método vane test foi a possibilidade de avaliação de uma grandeza física fundamental para o estudo da reologia dos materiais, no caso a tensão de escoamento. 

Os métodos apontados para avaliar a consistência (mesa de consistência, vane test e penetração de cone), apresentaram certo grau de correlação, principalmente, quando se está avaliando um mesmo grupo de argamassa de revestimento. As variações encontradas nos resultados podem ser atribuídas, sobretudo, às diferenças nas metodologias de ensaio (inerentes a cada método), que sofrem influência diferenciada de determinados parâmetros (parâmetros internos que governam o processo de cisalhamento como atrito interno, coesão, água livre, teor de pasta, concentração de partículas, viscosidade, dentre outros). 

5        Referências

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ANGELIM, R. R. Influência da adição de finos calcários, silicosos e argilosos no comportamento das argamassas de revestimento. 2000. 146p. Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2000.

BAUER, E.; SOUSA, J. G. G.; GUIMARÃES, E. A.; SILVA F. G. Study of the laboratory Vane test on mortars. Building and Environment, v. 42, p. 86-92, 2007.

CASCUDO, O.; CARASEK, H.; CARVALHO, A. Controle de argamassas industrializadas em obras por meio do método de penetração do cone. In: Simpósio Brasileiro de Tecnologia das Argamassas, 6., 2005. Florianópolis. Anais... Florianópolis: UFSC/ANTAC, 2005. p. 83-94.

PAES, I. N. L. Avaliação do transporte de água em revestimentos de argamassa nos momentos iniciais pós-aplicação. 2004. 237p. Tese (Doutorado) - Universidade de Brasília, Brasília, 2004.

SANTOS, C. C. N. Critérios de projetabilidade para as argamassas industrializadas de revestimento utilizando bomba de argamassa com eixo helicoidal. 2003. 130p. Dissertação (Mestrado) - Universidade de Brasília, Brasília, 2003.

SOUSA, J. G. G. Contribuição ao estudo das propriedades das argamassas de revestimento no estado fresco. 2005. 233p. Tese (Doutorado) - Universidade de Brasília, Brasília, 2005.

ARTIGO TÉCNICO - AT 11 - CORROSÃO DE ARMADURAS DE CONCRETO

INVESTIGAÇÃO DA INFLUÊNCIA DO CIMENTO CP-III E CPII-E  NA CORROSÃO DAS ARMADURAS DE CONCRETO

E. Bauer

Universidade de Brasília (UnB), Departamento de Engenharia Civil

Campus Universitário – Asa Norte, 70910-900 Brasília/DF

laboratorio.unb@gmail.com

RESUMO

O presente trabalho enfoca a questão da durabilidade das armaduras do concreto armado quanto à corrosão. Os diferentes tipos de cimento atualmente fabricados no Brasil,  apresentam peculiaridades que ensejam  desempenhos diferenciados frente à corrosão das armaduras. Dos diversos cimentos surgem variações quanto a reserva alcalina (manutenção do pH) e mecanismos de ingresso de substâncias agressivas. São analisados dois cimentos que empregam adição de escória de alto-forno, através de ensaios acelerados de corrosão por efeito de cloretos e por efeito de carbonatação empregando a técnica de resistência de polarização para monitorização da corrosão.

1. INTRODUÇÃO

Os cimentos Portland, largamente empregados na construção civil, são obtidos a partir da moagem de um clínquer conjuntamente com sulfato de cálcio e também adições de natureza principalmente silicosa. O clínquer, principal composto reativo do cimento compõe-se basicamente de silicatos, aluminatos e ferro-aluminatos de cálcio. Da hidratação do cimento obtêm-se principalmente o silicato de cálcio hidratado (C-S-H),composto insolúvel e altamente resistente, responsável pela maioria das propriedades de interesse do material. Da hidratação também decorrem outros compostos, tais como: hidróxidos de cálcio, sódio e potássio, fases alumino-ferríticas hidratadas, os quais podem influenciar significativamente na durabilidade dos concretos. Principalmente o hidróxido de cálcio (hidróxido em maior teor) é responsável pela reserva alcalina, ou seja, tem relação direta com a formação e manutenção da camada de passivação. Enfatiza-se dessa forma o alto pH inicial do concreto ( em torno de 12 a 13), obtido principalmente pela hidratação dos silicatos (formação de hidróxido de cálcio principalmente).

Variações das matérias-primas e do processo industrial levam a diferenciações da natureza do clínquer, o que consequentemente traz variações nos compostos finais obtidos, implicando em diferenciações no desempenho frente à corrosão.

Na fabricação dos cimentos são também utilizadas adições de natureza silicosa, tais como: pozolanas, sílica ativa, escória de alto-forno; e também adições carbonáticas. As adições silicosas  reagem principalmente com o hidróxido de cálcio formando o composto C-S-H. Esta reação é vantajosa principalmente porque permite a “substituição”  do hidróxido de cálcio, que é um composto solúvel e de baixas resistências mecânicas, pelo C-S-H o qual é insolúvel e contribui no comportamento mecânico do material (1) . De outro lado, o consumo de hidróxido de cálcio reduz a reserva alcalina, o que pode levar a possível dissolução da película de passivação, com possível surgimento da corrosão ao longo do tempo.

Outra diferenciação importante diz respeito à estrutura física. Para o mesmo nível de resistência mecânica, diferentes clínqueres e diferentes cimentos apresentarão porosidades também diferenciadas (2) . Neste sentido HELENE (1993) (3) enfoca a relação água/cimento como parâmetro principal de influência. Aumentando-se a relação água/cimento aumenta-se o volume de poros e o tamanho dos mesmos. O emprego das adições, por sua vez, faz com que ocorra um refinamento da porosidade (4) (2), ou seja, como conseqüência da reação pertinente ocorre um deslocamento do tamanho de poros no sentido das pequenas dimensões, sendo esta estrutura composta de poros finos e geralmente descontínuos (5) . 

A estrutura física é importante quanto à corrosão, principalmente pelo fato da mesma influenciar decisivamente nos mecanismos de transporte de substâncias agressivas, principalmente cloretos e CO2 . Estes compostos reduzem o pH da fase aquosa presente nos poros e propiciam a dissolução da camada de passivação.  Advêm daí os dois principais mecanismos de corrosão das armaduras em concreto, a saber: efeito de cloretos e efeito de carbonatação.

A corrosão por efeito de cloretos caracteriza-se pela formação de pites de corrosão, ou seja dissolução local e pontual da camada de passivação. Se fazem importantes principalmente o teor de cloretos livres (uma vez que parte dos cloretos são fixados à microestrutura do concreto) na região circunvizinha à armadura sendo o limite para despassivação geralmente regido pela relação [Cl-]/[OH-] conforme enfocam GOÑI e ANDRADE (1990) (6) e PAGE et al. (1991) (7) . Em relação à composição dos cimentos e adições, observa-se que ao se aumentar o teor de fases alumino-ferríticas (aumento do C3A e emprego de adição de escória), diminui-se o teor de cloretos livres, para a mesma idade do concreto (8)(9)(10) . Em tais situações ocorre grande fixação de cloretos pela formação de cloro-aluminatos  (sal de Friedel)  sendo que estes compostos se mantém estáveis em elevados valores de pH (11) .

O processo de carbonatação do concreto é crítico em relação à corrosão, uma vez que o CO2 do ar se dissolve na fase aquosa presente nos poros do concreto formando ácido carbônico, o qual se neutraliza com o hidróxido de cálcio formando carbonato de cálcio. Este processo reduz o pH do concreto de 12 para em torno de 8. Cimentos com menor geração de reserva alcalina (depende do tipo e natureza do clínquer) permitem um avanço da frente de carbonatação mais rapidamente (de fora para dentro) (3)(9) . Inserem-se aqui também os cimentos que empregam adições silicosas, as quais consomem hidróxido de cálcio, os quais são mais suscetíveis e de menor desempenho frente à carbonatação (10) . De outra forma, concretos com  maior porosidade (maior volume de vazios e maior dimensão de poros) permitem  um acesso mais fácil e rápido para o CO2 , permitindo com isso incrementos significativos na velocidade de carbonatação.

Ainda merece menção o efeito combinado de cloretos-CO2. Uma vez que a carbonatação ocorra em estruturas de concreto contaminadas por cloreto, a redução de pH desestabilisa os clorocomplexos liberando cloretos anteriormente fixos aumentando o risco de corrosão(10)(11) .

2. MATERIAIS E MÉTODOS

De forma a caracterizar a diferenciação de desempenho dos cimentos em relação à corrosão, foram selecionados dois cimentos de fabricação nacional classificados como: cimento Portland composto (CP II E –32)  e cimento de alto-forno (CP III – 32). Os dois cimentos são de mesma procedência apresentando diferenciação no teor de escória adicionado e no grau de moagem (superfície específica Blaine). As determinações de análise química e propriedades físicas encontram-se discriminadas nas Tabelas 1 e 2.

Os corpos-de-prova empregados seguiram  em linhas gerais as diretrizes de vários trabalhos executados(9)(12)(13) . A forma dos corpos-de-prova segue uma concepção prismática empregando-se duas barras de aço de diâmetro 12,5 mm como sensores de corrosão (Figura 1).

O proporcionamento das séries de ensaio foi obtido a partir de relações água/cimento fixas (0,4 e 0,6) e de condições de trabalhabilidade equivalente (espalhamento de 250 mm).

Após a moldagem das séries, os corpos-de-prova permaneceram em câmara úmida até a idade de 63 dias. Paralelamente ao procedimento de cura foi feita a monitorização do teor de água combinada para se avaliar a estabilização do grau de hidratação dos cimentos.

Os ensaios de envelhecimento acelerado para o caso da corrosão por efeito de cloretos foram executados conforme metodologia apresentada em BAUER (1995) (9) , possuindo os mesmos duas etapas:

• secagem em estufa a 50oC por um período de 14 dias;

• imersão parcial em solução 5% de NaCl por um período de 7 dias.

Ao final de cada etapa foram executadas as monitorizações determinando-se a intensidade de corrosão (icorr) respectiva. A determinação da intensidade de corrosão foi feita em procedimento descrito em BAUER (1995) (9) através de uma varredura de –10 a +10 mV em relação ao potencial de corrosão (Ecorr). Empregou-se para execução dos ensaios um potenciostato com compensação de queda ôhmica utilizando-se uma velocidade de varredura de 10 mV/min.

Os ensaios de envelhecimento acelerado para o caso da corrosão por efeito de carbonatação foram executados em uma câmara na qual se introduz  CO2 em concentrações próximas a 100% e mantêm-se a umidade relativa próxima de 65%. É necessário antes do ensaio se executar procedimento de estabilização da umidade dos corpos-de-prova, uma vez que se os mesmos estiverem saturados o ingresso de CO2 será dificultado. As etapas, portanto, vem a ser:

• condicionamento – secagem em estufa a 50oC por 14 dias e posterior manutenção dos corpos-de-prova em câmara de estabilização (umidade relativa de 65%) até const6ancia de massa;

• carbonatação – a 100% de CO2 com avaliações periódicas da intensidade de corrosão;

• imersão parcial em água – após a carbonatação, de modo a averiguar a evolução das grandezas de estudo.

3. RESULTADOS     

As Figuras 2 e 3 apresentam os resultados referentes aos ensaios acelerados de corrosão por efeito de cloretos. Todas as Figuras trazem de forma explícita a evolução da intensidade de corrosão ao longo do tempo. É também enfatizada a faixa limite de despassivação (0,1 a 0,2 uA/cm2), admitindo-se que ao ultrapassar a faixa limite a armadura encontra-se despassivada e em corrosão.

Na Figura 2, para relação água/cimento 0,4,  observa-se comportamentos bem distintos para os dois cimentos. O cimento CP III (cimento de alto-forno) possui desempenho superior ao CP II F, uma vez que o mesmo só vem a ultrapassar o limite de despassivação ao final do sexto ciclo de ensaio (126 dias), o que ocorre para o CP II F ao final do terceiro ciclo (63 dias). Nesta situação pode-se afirmar que a vida útil de projeto (3) é o dobro somente mudando-se o tipo de cimento (CP II F para CP III). Na verdade este desempenho pode ser explicado pelo aumento da capacidade de fixação de cloretos propiciado pela adição de escória no cimento CP III. Avaliando-se os mecanismos de ingresso de cloretos, observa-se que principalmente o coeficiente de difusão de cloretos é significativamente diminuído com o aumento do teor de escória de alto-forno ao cimento (9)(14) .

A Figura 3 apresenta os mesmos cimentos em corpos-de-prova com porosidade maior, ou seja empregando-se uma relação água/cimento de 0,6. Nesta situação o comportamento observado é inverso ao anteriormente constatado (Figura 2), ou seja o cimento CP III despassiva ao final do primeiro ciclo (21 dias), enquanto que o cimento CP II F despassiva ao final do terceiro ciclo. Este resultado parece direcionar o raciocínio para a influencia da porosidade nos mecanismos de ingresso de cloretos. Se torna evidente que com poros maiores e de maior volume a capacidade de fixação de cloretos cai drasticamente.

Uma constatação prática destes resultados diz respeito à necessidade de se especificar para determinada estruturas submetida a meio agressivo, não somente o tipo de cimento, mas também a relação água/cimento máxima admissível.

As Figuras 4 e 5 trazem os resultados referentes aos ensaios acelerados de corrosão por efeito de carbonatação. Na Figura 4, para relação água/cimento 0,4 observa-se que o cimento CP III despassiva rapidamente (4 dias) e mantém os valores de intensidade de corrosão em valores próximos a 0,2 uA/cm2. Já o cimento CP II F não despassiva durante o ensaio, observando-se contudo uma elevação da intensidade de corrosão até os 24 dias. 

A diferenciação de desempenho pode ser explicada  pelo teor de clínquer dos cimentos e pela conseqüente reserva alcalina. O cimento CP III, pelo fato de ser adicionado com escória (em torno de 40% de escória), possui menor teor de clínquer o que leva a uma geração menor de compostos alcalinos (principalmente hidróxido de cálcio). Assim, ao ser submetido à carbonatação ocorre um avanço mais rápido desta frente no cimento com menor teor de clínquer. 

Deve se observar na evolução mostrada nas Figuras 4 e 5, que ao final do ensaio os valores de intensidade de corrosão estabilizam-se (não aumentam). Isso pode ser explicado pelo fato da reação de corrosão por carbonatação ser controlada pela resistividade do concreto. Uma vez que ocorra a despassivação os valores de intensidade de corrosão dependem diretamente dos valores de resistividade (9)(13).

Na Figura 5, observa-se que também ao aumentar a porosidade (relação água/cimento 0,6) obtêm-se valores superiores de intensidade de corrosão. Neste caso as diferenciações em função do tipo de cimento não se mostram claras, observando-se que a despassivação ocorre inicialmente no CP II F (4 dias) e posteriormente no CP III (8dias). Este comportamento, em princípio antagônico, pode ser explicado pelo refinamento de poros propiciado pela adição. A séries que emprega CP III possui tamanho de poros u pouco menores , o que faz com que no processo de estabilização (anterior à carbonatação) os corpos-de-prova estabilizem-se com um percentual de umidade um pouco superior ao CP II F. Isso pode ser observado pelos valores iniciais de intensidade de corrosão, em que o CP III tem valores superiores. (0,02 frente a 0,001 do CP II F). Assim, ao se iniciar a carbonatação o CO2  tem maior facilidade de ingresso nos instantes iniciais naqueles corpos-de-prova com menor teor de umidade, permitindo um avanço da carbonatação inicialmente mais rápido. Em idades mais avançadas observa-se que  o CP III desenvolve maiores valores de intensidade de corrosão conforme esperado.

4. CONCLUSÕES

Do tema abordado e do programa experimental desenvolvido podem ser enumeradas as seguintes conclusões:

• existem diferenciações no desempenho frente à corrosão tanto no tipo e natureza do cimento como também em relação a cada mecanismo de corrosão específico;

• clínqueres com maior geração de hidróxido de cálcio fornecem potencialmente uma maior reserva alcalina;

• a estrutura física, em particular, a porosidade (gerenciada em grande parte pela relação água/cimento), desempenha papel fundamental nos mecanismos de transporte de substâncias agressivas e nos mecanismos de corrosão. Uma porosidade inadequada pode anular todos os benefícios possíveis obtidos pelo emprego de adições, além de ainda tornar o concreto mais suscetível à corrosão (Figura 3).

• o emprego de adições deve ser norteado em função do possível mecanismo de corrosão que poderá se desenvolver. Adições de escória, por exemplo, podem fornecer ao concreto excelente desempenho frente à corrosão por efeito de cloretos, mas quanto à corrosão por efeito de carbonatação podem vir a tornar o concreto suscetível a uma deterioração mais rápida.

5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

(1) MEHTA,P.K.; MONTEIRO,P.J. Concreto:  estrutura, propriedades e materiais. 1a ed. São Paulo: PINI, 1984. p.24.

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(8) RASHEEDUZZAFAR; AL-SAADOUN, S.S.; AL-GAHTANI,  A. S.; DAKHIL, F.H. Effect of tricalcium aluminate content of cement on corrosion of reiforcing steel in concrete. Cement and Concrete Research, v.20, p.723-738, 1990.

(9) BAUER, E. Avaliação comparativa da influência da adição de escória de alto-forno na corrosão das armaduras através de técnicas eletroquímicas. São Paulo, 1995, Tese (Doutorado) – Escola Politécnica da Universidade de São Paulo.

(10) MONTEIRO, E.C.B. Estudo da capacidade de proteção de alguns tipos de cimentos                                               nacionais, sob ação conjunta de CO2 e íons cloreto. Brasília, 1996, Dissertação (Mestrado) – Departamento de Engenharia civil, Universidade de Brasília.

(11) SURYAVANSHI, A K. SCANTLEBURY, J.D.; LYON, S.B. Mechanism of Frield’s salt formation in cement rich in tri-calcium aluminate. Cement and Concrete Research, v.23, p.247-253, 1993.

(12) ANDRADE, C. Monitoring techniques. In: SCHIESSL,P. (ed). Corrosion of Steel in Concrete. RILEM Technical Comittee 60-CSC. London, Chapman e Hall, 1988.

(13) NEPOMUCENO, A A Comportamiento de los morteros de reparacion frente a la carbonatacion y a la penetracion de cloreuros en estructuras de hormigon armado dañadas por corrosion de armaduras. Estudio mediante la tecnica de resistencia de polarizacion. Madrid, 1992, Tese (Doutorado) – Universidad Politecnica de Madrid.

(14) SURYAVANSHI, A.K.; SWAMY, R. Stability of Friedl’s salt in carbonated concrete strucural elements. Cement and Concrete Research, v.26, p.729-741, 1996.

IX International Congress on Pathology and Recovery Structures

O CONGRESSO INTERNACIONAL SOBRE PATOLOGIA E RECUPERAÇÃO DE ESTRUTURAS (CINPAR) é um evento com foco no campo da tecnologia de materiais voltados para a proteção e recuperação de estruturas, métodos construtivos, análise de desempenho, ensaios não destrutivos e modelos de predição de vida útil, constituindo-se e m um importante meio de formação e atualização de profissionais

que atuam nesse ramo da engenharia. O Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Paraíba – IFPB, em parceria com o Instituto de Estudos dos Materiais de Construção – IEMAC e o Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil e Ambiental da UFPB, promoverá, no período de 3 a 5 de junho de 2013, em João Pessoa – PB, o 9º CONGRESSO INTERNACIONAL SOBRE PATOLOGIA

E RECUPERAÇÃO DE ESTRUTURAS – CINPAR 2013.

É um evento destinado a estudantes, técnicos, tecnólogos, engenheiros, arquitetos, empresários e pesquisadores que queiram compartilhar conhecimentos e experiências relacionadas a desenvolvimentos recentes no campo da patologia e recuperação, ciência e tecnologia dos materiais, análise de desempenho de estruturas e preservação do patrimônio histórico. Assim, o CINPAR 2013 constitui-se em uma oportunidade ímpar para a aglutinação dos esforços de todos que atuam nesta área vital para o desenvolvimento do país.

Vejas as datas e a programação.

Cordialmente, Prof. E. Bauer

www.ifpb.edu.br/eventos/cinpar-2013