Na maioria dos processos físicos e químicos que podem afetar a durabilidade das estruturas de concreto, dois fatores predominantes estão envolvidos, a saber: os mecanismos de transporte através dos poros e das fissuras e a presença de água.
Gases, líquidos e substâncias dissolvidas podem ser transportados dentro da massa do concreto endurecido ou na troca com o meio ambiente através de três mecanismos básicos: difusão, sucção capilar e penetração por pressão hidráulica. Tais mecanismos são, a seguir, ilustrados de forma sucinta, utilizando-se como referência, três condições ambientais características: ambiente úmido, região de
chuvas e imersão.
Em um ambiente úmido, dependendo da umidade relativa do ar, os poros maiores da massa endurecida de concreto encontram-se parcialmente preenchidos por ar. A superfície desses poros é revestida por uma película de água aderida por adsorção. Neste ambiente, a difusão é o principal mecanismo de transporte. A difusão é um processo induzido por uma tendência ao equilíbrio quando há diferenciais de concentração de determinada substância. Este processo se aplica a líquidos, gases e substâncias dissolvidas em meio líquido.
Quando as superfícies de concreto são molhadas, como ocorre quando há
chuvas, os poros podem atingir rapidamente o nível de saturação, devido à sucção capilar provocada pelo excedente de água. Neste caso, o transporte de gases fica
praticamente impedido. Vale ressaltar que a água é absorvida pelo concreto numa velocidade muito maior do que é liberada por evaporação.
No caso de estruturas submetidas a imersão, a penetração da água se inicia por sução capilar, possivelmente acelerada por pressão hidráulica. Uma grande quantidade de água poderá ser continuamente transportada, desde que haja uma superfície exposta ao ar, por onde a água possa evaporar. Esta água pode carregar agentes dissolvidos (tais como, cloretos, sulfatos etc.), os quais são deixados no concreto nas regiões onde ocorre a evaporação, podendo ocasionar altos níveis de
concentração. Tais agentes, inicialmente dissolvidos, cristalizam-se nas superfícies do concreto, acarretando eflorescências. No concreto, as forças expansivas devidas à cristalização de sais apenas causam pequenos problemas. Muito mais significativo é o efeito químico da concentração de substâncias agressivas.
Juntamente com as condições ambientais (umidade e temperatura) nas proximidades das superfícies expostas de concreto, a estrutura dos poros e a configuração das fissuras são os principais fatores intervenientes na velocidade, na extensão e nos efeitos dos mecanismos de transporte. De fato, dentre os diversos parâmetros envolvidos nos processos de deterioração do concreto, a porosidade e a
fissuração se destacam como principais agentes condicionantes da vulnerabilidade do
concreto ao ataque por processos químicos e físicos.
O concreto é um material poroso devido à impossibilidade de preencher todo o seu volume com sólidos, sendo esta porosidade medida não só pelo volume de vazios na massa endurecida, mas também pelo tipo, tamanho e distribuição desses poros.
No concreto, a parte mais sensível ao ataque é a pasta de cimento, cuja porosidade vai influir fundamentalmente na sua intensidade. Numa pasta densa, o ataque é essencialmente limitado à superfície, prosseguindo lentamente com o tempo para o interior. Uma pasta porosa, ao contrário, favorece a penetração das soluções agressivas, que, agindo no interior da massa, tornam o ataque mais intensivo.
Permeabilidade e capacidade de absorção são propriedades do concreto
diretamente relacionadas com a sua resistência ao ataque químico ou ao congelamento da pasta de cimento. A durabilidade do concreto é essencialmente condicionada por essas duas propriedades, ambas diretamente influenciadas pela porosidade.
A permeabilidade é a propriedade do concreto de permitir a passagem de água através do material. A capacidade de absorção, por definição, é a propriedade que tem o concreto de reter água nos condutos capilares e nos poros. Enquanto a absorção é função do volume de poros e canais que têm ligação com a superfície
exterior, a permeabilidade depende da estrutura dos poros como um todo, isto é, do tamanho, da distribuição e da continuidade dos poros.
Todos os fatores que afetam a porosidade do concreto interferem também na sua permeabilidade e capacidade de absorção e, portanto, na sua resistência ao ataque químico. Dentre estes fatores, destacam-se: relação água/cimento; quantidade, composição e finura do cimento; quantidade, forma e dimensões dos agregados; grau de hidratação do cimento; aderência entre a pasta e o agregado; presença e quantidade de adições e de aditivos; qualidade da execução etc.
Com vistas à durabilidade do concreto, devem ser tomadas providências para garantir baixo índice de permeabilidade. Juntamente com uma execução cuidadosa do concreto, a adoção de baixa relação água-cimento e de um certo teor mínimo de cimento na dosagem são as medidas mais eficazes para este fim, pois garantem alta densidade para o concreto.
A qualidade da execução do concreto, principalmente com relação às atividades de mistura, transporte, lançamento, adensamento e cura, é extremamente importante para minimizar a permeabilidade, evitando-se segregações, exsudação excessiva e formação de fissuras.
A utilização de aditivos plastificantes ou incorporadores de ar é uma forma de reduzir a permeabilidade, uma vez que esses aditivos permitem a redução da quantidade de água na mistura, para uma mesma trabalhabilidade. A utilização de cimentos pozolânicos e de alto forno também contribui para a redução da permeabilidade.
A fissuração, assim como a porosidade, também proporciona facilidades para que os agentes agressivos penetrem no concreto e iniciem sua ação destruidora na estrutura. As fissuras vão ocorrer sempre que a tensão de tração no concreto for maior do que a sua resistência à tração, que é reconhecidamente bastante baixa. Nas linhas que se seguem, apresentam-se os tipos de fissuras que ocorrem com maior freqüência na prática.
Diversas são as circunstâncias que podem provocar fissuração do concreto. As fissuras podem surgir mesmo antes da aplicação do carregamento e, inclusive, antes do endurecimento da massa. Elas podem ser causadas por movimentos gerados dentro do próprio concreto (assentamento plástico diferencial, retração plástica superficial, retração por secagem, movimentações de origem térmica), por expansão de materiais embutidos no concreto (corrosão das armaduras, reações álcali- agregado) ou ainda por condições externas impostas (carregamentos excessivos, vibrações não previstas no projeto, armaduras insuficientes ou mal posicionadas, recalque diferencial do solo de fundação), dentre outras causas.
As fissuras que ocorrem antes do endurecimento da massa, geralmente, resultam de assentamento plástico diferencial ou de retração plástica superficial. A formação dessas fissuras está relacionada diretamente com a exsudação, fenômeno caracterizado pelo deslocamento da água da mistura em direção à superfície, e com a velocidade de evaporação desta água.
As fissuras devidas a assentamento plástico diferencial ocorrem quando há algum impedimento (proporcionado, por exemplo, pela presença de armadura ou de agregados muito grandes) ao assentamento da massa do concreto ainda plástico na fôrma. O assentamento dos materiais que compõem o concreto se deve à ação da gravidade e provoca o deslocamento da água e do ar não excluído pela vibração em direção à superfície. Tais fissuras podem ser evitadas mediante dosagem bem proporcionada com o mínimo slump praticável e adensamento adequado, que pode, inclusive, incluir revibração depois que as fissuras ocorrem.
As fissuras por retração plástica superficial podem ocorrer se houver impedimento ao decréscimo de volume causado por evaporação excessivamente rápida da água da superfície quando o concreto ainda é plástico e não possui resistência. Tais fissuras começam a se formar quando o brilho da água desaparece da superfície do concreto, se a perda de água por evaporação for maior do que a quantidade de água provida pela exsudação. Para prevenir o aparecimento dessas fissuras, recomenda-se controlar a temperatura do concreto quando a concretagem se
dá em tempo quente, reduzir a velocidade do vento na superfície exposta e aumentar a sua umidade.
As fissuras que ocorrem após o endurecimento da massa, porém antes de serem aplicadas as cargas, podem resultar de retração por secagem, movimentações
de origem térmica ou de outras causas, tais como: reações álcali-agregado, corrosão das armaduras, ciclo gelo/degelo, ciclo alternado de molhagem e secagem, recalques diferenciais do solo de fundação etc.
A retração por secagem corresponde a uma deformação do concreto a longo prazo, independentemente de aplicação de cargas, decorrente de redução do seu volume devido a perda de água por evaporação. Fissuras podem se formar se houver restrições ao movimento produzido pela retração. Para evitá-las, recomenda-se dispor armadura especial para controle de fissuração, reduzir a relação água/cimento, promover cura adequada e utilizar juntas de contração convenientemente espaçadas.
Movimentações de origem térmica são causas freqüentes de fissuras. Nas
primeiras idades do concreto, devido ao calor liberado durante a hidratação do cimento, são gerados gradientes de temperatura entre o interior da massa e a superfície externa em contato com o ambiente. Este gradiente pode causar tensões capazes de provocar fissuração. Reduzir a temperatura do concreto durante o lançamento e controlar o calor de hidratação são medidas que auxiliam no combate à formação dessas fissuras.
As movimentações de origem térmica podem ocorrer, também, nas estruturas em serviço. Um exemplo típico é representado pelas lajes de cobertura, submetidas a distribuições não uniformes de temperatura, decorrentes de variações climáticas durante o dia. Esta situação pode gerar tensões suficientes para causar fissuras, as quais, se não forem controladas por armadura adequada, podem ser consideradas inaceitáveis.
As fissuras excessivas que ocorrem após a aplicação do carregamento são devidas a falhas estruturais causadas por cargas excessivas ou vibrações não
previstas no projeto, armaduras mal posicionadas ou insuficientes etc. Tais fissuras
podem ser controladas mediante projeto bem elaborado.
Percebe-se, do exposto, que o concreto, para ser durável, deve possuir elevada compacidade e ter sua fissuração controlada.