DURABILIDADE DO CONCRETO

Em seu livro “O Fabrico e as Propriedades do Betão” o Engenheiro Souza Coutinho escreveu (CÓIAS, 2006):

Assim como a natureza do material utilizado pelo homem marca uma época da História da Civilização – a pedra, o bronze, o ferro – o concreto e o concreto armado marcam a sua presença no século XX. Mas até quando? Infelizmente tudo leva a crer que a sua duração será efêmera. A elevada alcalinidade e a enorme energia interna resultante,o torna um material instável. Tudo isto faz com que o concreto, e em especial o concreto armado, seja um material muito vulnerável e pouco estável; a sua duração não será provavelmente muito longa. (“Inspeções e Ensaios na Reabilitação de Edifícios, p. 63, 2006).

Cóias (2006) acrescenta:

O concreto segrega, exsuda, disseca, retrai, flui sob carga. Os componentes do cimento hidratado reagem com o meio ambiente. O hidróxido de cálcio carbonata-se, baixando o pH e deixando as armaduras à mercê da corrosão. Os agentes agressivos presentes no ar poluído ou na água de contato penetram nos poros, canalículos e fissuras, atacam as armaduras ou reagem com o ligante e os inertes. Por vezes, estes reagem entre si, iniciando um lento processo de desintegração do concreto”. (“Inspeções e Ensaios na Reabilitação de Edifícios, p. 39, 2006).

A afirmação de Souza Coutinho não se confirmou, ao menos em curto e médio prazos até agora e, dependendo dos avanços apresentados pela tecnologia do concreto nas últimas décadas, bem como nos esforços de pesquisadores em todo o mundo com o objetivo de otimizar este material, teremos o concreto ainda presente nas grandes obras de Engenharia por muitas décadas ou séculos, desde que bem dosado para os esforços mecânicos e para as propriedades principias da durabilidade.

Mas, se o concreto pode apresentar tantos problemas, conforme a segunda afirmação, o que o torna tão útil, interessante e viável para a construção civil? Em obras correntes, o baixo custo, a fácil execução, a alta resistência à compressão e a facilidade de moldá-lo com o uso de formas torna-o tecnicamente extremamente útil. Mesmo com todas as limitações inerentes ao concreto, este material pode ser

adaptado, aditivado, reforçado e moldado de modo a se adaptar aos mais diversos usos e solicitações. Décadas de observações e pesquisas em escala macro e microestrutural, e ultimamenteem nanoescala, expandiram os limites de utilização do concreto. O uso deste material já não se limita a estruturas de construção civil. Sua versatilidade permite que o concreto, convenientemente dosado e moldado, seja utilizado atualmente na área da mineração, em poços de petróleo, no encapsulamento de resíduos tóxicos e radiativos, entre outras utilizações (SHARP, 2006).

A aparente contradição apresentada nos parágrafos anteriores é resumida por Aïtcin (1997) ao afirmar que o concreto envolve uma tecnologia muito simples e uma

ciência muito complexa. De fato, em qualquer lugar do planeta encontra-se a matéria

prima para o fabrico do cimento e, por consequência, do concreto. Pode-se produzi- lo sem tecnologias avançadas ou mão-de-obra especializada e, mesmo assim, obter um concreto que satisfaça as solicitações mais simples e usuais. No entanto, Ashani

et al. (2015) afirmam que as reações químicas entre o cimento e a água e os

produtos resultantes desta interação criam um material que é altamente complexo. Mas, ao necessitar de melhoras no desempenho do concreto, temos que partir para testes e análises em escalas cada vez menores, até obtermos a compreensão microestrutural e química do material, e é então que a complexidade do concreto se mostra como desafios a serem vencidos.

O desempenho de uma estrutura de concreto armado está intimamente ligado às condições do ambiente onde se encontra esta estrutura. O concreto sofre influência tanto das intempéries quanto do grau de poluição da atmosfera. Percolação de água e de fluidos pelos poros, lixiviação, teor de umidade interna, são exemplos de fatores influenciados pelas condições climáticas da região onde a estrutura está inserida. O ataque por cloretos ou sulfatos e a carbonatação são alguns fatores decorrentes do grau de agressividade do ambiente e que são prejudiciais ao concreto e às suas armaduras. Os fenômenos climáticos e ambientais citados podem influenciar no desempenho da estrutura, pois, isoladamente ou em conjunto, causam modificações físicas e químicas no concreto e, consequentemente, no aço.

Silva et al. (2014) afirmam que com o passar do tempo as propriedades do concreto se modificam como resultado da interação do material com o ambiente e, como consequência, a durabilidade do concreto é afetada. Portanto, ao se

considerar a vida útil de uma estrutura de concreto, as condições ambientais que interagem com esta estrutura são tão ou mais importantes quanto suas propriedades mecânicas (NYKIEL, 2008).

Compreender a interação entre as estruturas de concreto e o meio ambiente onde elas encontram-se inseridas, do ponto de vista físico e químico e modelar os fenômenos presentes nesta interação são ações que subsidiam os projetistas na busca por produtos com maior durabilidade (NEPOMUCENO, 2005).

No entanto, a preocupação com o efeito do meio ambiente sobre uma estrutura de concreto é relativamente recente. Até meados do século XX, por exemplo, as normas e códigos europeus para a produção de concreto apenas definiam os esforços admissíveis de uma estrutura.

No Brasil, a NBR 6118:2014 especifica relações água/cimento e espessuras de cobrimento mínimas, de acordo com o nível de agressividade do ambiente onde está a estrutura. Helene et al. (1999) salientam que normas que limitam a relação água/cimento máxima da mistura são tecnicamente mais corretas do que determinar limites mínimos para o consumo de cimento por m3 de concreto.

A estrutura dos poros da camada de cobrimento do concreto é determinante na penetração de agentes agressivos no material. O diâmetro crítico e a interconectividade são as características desta rede de poros que, aliadas às condições ambientais, vão definir o mecanismo de transporte dominante no interior do material. O transporte de substâncias agressivas para o interior do concreto pode seguir diferentes mecanismos, dependendo da estrutura dos poros do material, das condições de exposição ambiental da estrutura e das características das substâncias que penetram no concreto (MEHTA, 2008).

O Comite Euro-International Du Beton (CEB, 1997) e Nepomuceno (2005), entre outros, afirmam que os mecanismos de transporte no concreto e a velocidade com que ocorrem dependem fundamentalmente das condições micro-ambientais da superfície do concreto. Cada ambiente tem suas particularidades. O dióxido de carbono (CO2), que corresponde, em média, a 0,03% da atmosfera terrestre, por

exemplo, terá maiores concentrações em ambientes urbanos e industriais do que em ambientes rurais e estas concentrações têm influência direta sobre a durabilidade de uma estrutura de concreto exposta ao ar.

Devido à complexa natureza dos efeitos ambientais sobre uma estrutura de concreto e sua correspondente resposta, o CEB (1989) destaca que, acredita-se que

um aperfeiçoamento real do desempenho da estrutura não pode ser realizado pelo aperfeiçoamento isolado das características de seus materiais, mas deve considerar os elementos e características dos projetos arquitetônicos e estruturais, os processos de execução e os procedimentos de inspeção e manutenção, incluindo-se aí a manutenção preventiva. Reitera-se desta forma a importância do ambiente no desenvolvimento da microestrutura do concreto, em especial da porosidade, bem como da elaboração de projetos que prevejam a agressividade de agentes externos que podem danificar ou modificar as características do material. Basheer et al. (1994) citam os fatores que influenciam a durabilidade de uma estrutura de concreto, onde a interação com o meio ambiente ocupa a ponta final do processo de produção/uso de uma estrutura.

Ao se estudar a influência do meio ambiente sobre uma estrutura de concreto, deve-se avaliar qual é o mecanismo de transporte que predomina na penetração de determinado agente agressivo no material. Isaia (2001 [a]) destaca que todos os processos que causam a deterioração do concreto em si ou a corrosão das armaduras envolvem fenômenos de transporte de fluidos e/ou compostos químicos através dos poros da pasta, o que pode ocorrer devido à capilaridade (absorção), gradientes de pressão (permeabilidade), gradiente de concentração (difusão) ou devido à aplicação de um campo elétrico (migração).

Para Sanjuán e Muñoz-Martialay (1995) o controle da durabilidade do concreto é realizado por meio de requisitos mínimos de resistência à compressão, espessura de cobrimento, tempo de cura e limites de adições. No entanto, prosseguem os autores, estes parâmetros não são suficientes para garantir o desempenho ao longo da vida útil da estrutura, tendo em vista que não levam em conta as mudanças físicas e químicas do material devido à penetração de agentes agressivos externos ou à influência da velocidade de intrusão destes agentes.

Assim, pode-se afirmar que a durabilidade do concreto é função da impermeabilidade do mesmo (redução da porosidade aberta), havendo uma estreita relação entre o transporte de fluidos para o interior do material e sua durabilidade.

A corrosão das armaduras é uma das patologias que tem protagonismo na determinação da durabilidade e vida útil de uma estrutura de concreto armado. O processo de corrosão das armaduras causa danos nas estruturas de concreto armado, visto que a área da seção transversal das barras de aço é reduzida e, como a ferrugem ocupa um volume maior do que o metal original, pode causar fissuras e

desplacamento do cobrimento do concreto, reduzindo a vida útil da estrutura (MONTEIRO et al., 2012; NEVILLE, 2013).

O aumento da durabilidade e vida útil de uma estrutura de concreto armado passa obrigatoriamente pelo estudo das patologias que atacam o material, bem como pelo uso de adições minerais utilizadas com a intenção de minimizar os danos causados por estas patologias, aumentar a vida útil e utilizar resíduos ou co- produtos de outros processos industriais. Diferentes tipos e teores de adições minerais e relações a/mc provocam interações variadas do concreto com o meio ambiente e somente as pesquisas mais avançadas podem ajudar a definir as misturas mais adequadas às solicitações a que uma estrutura de concreto armado possa ser submetida.