Fatores que Influenciam a Penetração de íons cloreto

Vários fatores influenciam a penetração dos íons cloreto no concreto. Os principais fatores são: relação água/aglomerante, adições minerais, grau de saturação, temperatura, tempo de cura, composição e tipo de cimento, tipo de agregado, umidade relativa, entre outros.

Titi e Tabatabai (2018) investigaram o efeito do tipo de agregado graúdo usado no concreto sobre a penetração de íons cloreto. Concretos confeccionados com agregados graúdos de diferentes formações geológicas (sedimentares, ígneas

e metamórficas) foram analisados através do ensaio de penetração acelerada de cloretos (segundo a ASTM C1202/05). A análise dos resultados dos ensaios demonstrou que o tipo de agregado tem influência significativa na penetração de íons cloreto, em idades iniciais do concreto. Os concretos confeccionados com agregados de origem sedimentares apresentaram maior penetração de íons cloreto quando comparado com concretos produzidos com rochas ígneas e metamórficas.

Isteita e Xi (2017) avaliaram a influência da temperatura do concreto na penetração de íons cloreto. Os resultados dos ensaios mostraram que a variação de temperatura do concreto aumenta significativamente o processo de penetração de cloreto quando o gradiente de temperatura e o gradiente de cloretos estão na mesma direção.

Agra (2017) comparou, através do ensaio de penetração acelerada de cloretos (segundo a ASTM C1202/05), o desempenho frente à penetração em dois concretos, um produzido com CP III e outro com CP IV. O concreto produzido com CP III apresentou carga passante de 1248 Coulombs (C), sendo que o concreto produzido com CP IV apresentou carga passante de 4643 C. Esses valores demonstram que os cimentos com escória de alto-forno são mais eficientes para resistir o ingresso de íons cloreto, pois são menos porosos e mais duráveis, devido à maior colmatação dos poros. As escórias refinam melhor os poros, propiciando ao concreto redução da permeabilidade e mobilidade dos íons dentro de sua microestrutura.

De acordo com Medeiros Junior et al. (2015), as mudanças climáticas previstas apresentaram um impacto enorme sobre a vida útil das estruturas de concreto. De acordo com os autores, as mudanças na temperatura e na umidade relativa prevista para o ano de 2100 poderão ocasionar uma redução na vida útil das estruturas de concreto de 10 anos.

Nevile e Brooks (2013) destacam que a temperatura exerce grande influência na durabilidade das estruturas de concreto, pois na grande maioria dos processos de natureza química, a elevação da temperatura aumenta a cinética das reações. Esta poderia ser a razão pela qual estruturas que estão inseridas em regiões quentes se deterioram mais rapidamente do que as que estão localizadas em regiões de clima frio ou temperado.

A composição do cimento tem efeito significativo no desempenho de durabilidade do concreto contra a corrosão das armaduras, o aluminato tricálcico

(C3A) que possui capacidade de fixação de cloretos, se liga aos íons cloreto para

formar hidrato de cloroaluminato de cálcio, desse modo, fazendo com que se as armaduras se tornem menos propicias a corrosão (DIAB et al., 2011). Neste sentido, cimentos com elevados teores de C3A são benéficos para utilização em ambientes

com presença de cloretos, devido a maior proteção do concreto proporcionada as armaduras.

Yildirim, Tolga e Ozkan (2011) estudaram o efeito de diferentes tipos de cimento na resistência à penetração de íons cloreto. Foram estudados concretos produzidos com 4 tipos de cimentos: cimento Portland composto com escória de alto forno, cimento Portland resistente a sulfatos, cimento Portland com adição de cinzas volantes e um cimento Portland comum. Realizou-se o ensaio de penetração acelerada de cloretos (segundo a ASTM C1202/05), sendo que os resultados demonstraram claramente que os concretos produzidos com cimentos de escória de alto forno apresentam maior resistência à penetração de íons cloreto, enquanto os concretos produzidos com cimento Portland puro e com o cimento resistente a sulfato apresentaram menor resistência à penetração de íons cloreto. O uso de cimento com cinzas volantes reduziu a penetração de íons cloreto de concreto. No entanto, o desempenho dos concretos produzidos com cinzas volantes não foi tão eficiente quanto o concreto produzido com escória de alto forno.

Thomas, Bremmer e Scott (2011) relatam que baixar o fator a/c de um concreto de 0,5 para 0,4 reduz a difusão de cloretos em um fator de dois a três, ao passo que a incorporação de adições minerais no concreto (escória de alto forno, sílica ativa e cinza volante) reduz a difusão de cloretos em um fator de até 20 vezes.

No estudo de Crauss (2011), foi avaliada a influência do tipo de cimento, a relação água/cimento e do tempo de cura na penetração de cloretos em concreto. Os resultados apresentados pela autora corroboram estudos anteriores que demonstram que quanto menor o a relação água/cimento, menor a penetração de íons cloreto. Em relação ao tempo de cura, a penetração de íons cloreto diminui com o aumento do tempo de cura. Os concretos produzidos com CP IV obtiveram penetração de cloretos menor se comprado com o CP-II-F e o CP V.

O efeito da relação água/aglomerante com relação ao coeficiente de difusão do cloreto é significativo. Como a redução da relação água/aglomerante diminui a quantidade de água nos poros capilares do concreto, os produtos de hidratação preenchem os poros capilares, melhorando a durabilidade e a permeabilidade do

concreto (FARAHANI; TAGHADDOS; SHEKARCHI, 2015).

De acordo com Mazer (2009), em estruturas de concretos expostas a temperaturas elevadas há um aumento no valor do coeficiente de difusão de cloretos, isso ocorre porque o aumento da temperatura aumenta a mobilidade iônica nos poros do concreto.

Segundo Rizzon (2006), a temperatura influência na penetração de cloretos da seguinte forma: durante a etapa de cura, o aumento da temperatura acelera a formação do silicato de cálcio hidratado que gera uma estrutura mais compacta. Após a etapa de hidratação, o aumento da temperatura favorece a penetração de íons cloreto no concreto através de permeabilidade, sucção capilar ou difusão, em decorrência da redução da viscosidade dos fluidos com o aumento da temperatura.

O objetivo do trabalho de Arskog e Gjorv (2007) foi avaliar o comportamento do coeficiente de difusão de cloretos com a variação do tipo de cimento, foi utilizado 4 cimentos diferentes e uma relação água/cimento de 0,4. O primeiro cimento utilizado corresponde ao cimento brasileiro CP II E 40 (30% de escoria), o segundo corresponde ao cimento CP III (70% de escoria), o terceiro cimento utilizado corresponde ao CP V e também foi utilizado um cimento com 18 % de cinza volantes (similar ao CP II Z). Os resultados apresentaram uma menor difusão de cloretos nos cimentos CP II E 40 e CP III comparado ao CP II Z (cerca de 30 % menor), em comparação ao cimento CP V a difusão de cloretos foi substancialmente menor (cerca de 63%).

A umidade relativa ambiental está relacionada diretamente com a quantidade de água no interior dos poros do concreto. Este fato se deve à permanente busca de equilíbrio hidrotérmico que acontece no concreto, perdendo umidade para o meio ou dele retirado de acordo com o gradiente existente (SACILOTO, 2005).

A pesquisa realizada por Guimarães (2000) demonstrou a influência do grau de saturação na difusão de íons cloreto. O autor afirma que o grau de saturação é mais importante que a umidade na intensidade de penetração de íons cloreto. Na pesquisa ficou constatado que com a redução do grau de saturação de 100% para 85 %, a difusão dos íons cloreto diminui bruscamente, resultando na rede de poros apenas água adsorvida. Sendo assim, os íons cloreto necessitam percorrer distâncias maiores, pois precisam contornar o poro para transpô-lo.