Penetração de cloretos

Assim como a diminuição da alcalinidade do concreto nas reações de carbonatação, a presença de uma quantidade considerável de íons cloretos faz com que a película passiva do concreto seja perdida, deixando vulnerável aos processos de corrosão.

De acordo com Cascudo (1997), os cloretos são os principais contaminantes comuns responsáveis pela corrosão dos metais no concreto. A presença do cloreto só apresenta um risco para a armadura no concreto quando este está livre, na forma de íons cloretos (Cl-_).

Eles agem de forma localizada, rompendo localmente o filme de passividade. Essa corrosão é, portanto, do tipo puntiforme ou por pite.

Em geral, este tipo de corrosão ocorre tipicamente nos ambientes marinhos, salmouras industriais ou nas zonas em que são utilizados sais de degelo (empregados nos invernos rigorosos de países frios, normalmente à base de NaCl ou CaCl2). Além disso, os

íons cloretos podem ser introduzidos no concreto com o uso de agentes aceleradores de pega e endurecimento, ou com uso de agregados e água de amassamento contaminados (CASCUDO, 1997; BERTOLINI, 2010).

Segundo Bertolini (2010), por ser extremamente localizado, esse tipo de ataque é perigoso. A área na qual se rompe o filme passivo é frequentemente muito pequena e circundada por uma ampla área ainda passiva. Logo, esse tipo de corrosão pode levar à perfuração do componente de aço (formação de alvéolos) e à possibilidade de que pites provoquem fissuras de corrosão sob tensão.

O valor limite para que o aço perca a proteção contra a corrosão pode ser considerado uma relação molar Cl-_/OH- _{maior do que 0,6. Isso porque, provavelmente, o}

filme do óxido de ferro se torna permeável ou instável sob essas condições, dado que o balanço entre a alcalinidade (verificada pela atividade do íon OH-_{), e a acidez (verificada}

pela atividade do íon Cl-_{), é responsável pela manutenção da capa passivadora do aço.}

Usualmente, em uma dosagem de concreto, o teor limite de cloreto para se iniciar um processo de corrosão está entre 0,6 e 0,9 kg de Cl- _{por metro cúbico de concreto (MEHTA &}

MONTEIRO, 2008).

Em diversas normalizações analisadas por Cascudo (1997), verificou-se um consenso de conteúdo de cloreto limite de 0,4% em relação à massa de cimento, apesar de alguns trabalhos indicarem que, relações na ordem de 0,15%, já eram possíveis se verificar a corrosão induzida por esses íons.

Mehta & Monteiro (2008) ainda apontaram que, em altos teores de cloretos, o concreto tende a reter mais umidade, aumentando o risco de corrosão pela diminuição de sua resistividade elétrica1_.

No concreto, o cloreto pode se apresentar em três formas: quimicamente, ligado ao aluminato tricálcico (C3A), formando cloroaluminato de cálcio (C3A.CaCl2.10H2O); adsorvido

na superfície dos poros; e sob a forma de íons livres. Por maior que seja a capacidade de um dado concreto de ligar-se quimicamente ou adsorver fisicamente íons cloretos, sempre haverá um estado de equilíbrio entre as três formas apresentadas, de maneira que sempre existirá algum teor de Cl- _{livre na fase líquida do concreto. Esses cloretos livres são os que,}

efetivamente, causam preocupação para a corrosão (CASCUDO, 1997).

Além disso, Cascudo (1997) afirma que os mecanismos de transporte que levam ao movimento e concentração iônica dos cloretos no concreto são absorção capilar, difusão iônica, permeabilidade sobre pressão e migração iônica, sendo os dois primeiros os principais mecanismos que se verificam na maioria dos casos. A absorção acontece em uma camada superficial do concreto, geralmente onde ocorre a molhagem e secagem do cobrimento pela ação das intempéries; mais para o interior do concreto, onde a presença do eletrólito é mais constante, com uma diferença do gradiente de concentração iônica com o meio externo ou outras estratificações internas, tem-se basicamente a difusão.

O mesmo autor apresentou um perfil típico da concentração de cloretos ao longo de um cobrimento de concreto, o qual é submetido a contaminantes externos de soluções contendo cloreto, desde a superfície até a armadura. Este perfil pode ser verificado na Figura 3.4.

Nas primeiras profundidades, onde predomina a absorção, verifica-se um crescimento gradual do teor de cloretos até uma concentração máxima, devido à ação da lixiviação pelas águas pluviais que atuam na zona de molhagem e secagem junto à superfície. Na zona de difusão, a partir do limite máximo, o teor de cloreto tende a diminuir com a profundidade porque a contaminação do cloreto por impregnação vem de fora para dentro.

1 _{Resistividade elétrica é a propriedade que caracteriza a dificuldade de movimentação dos íons no}

concreto, ou seja, ela controla o fluxo de íons que difundem no concreto através da solução aquosa presente nos seus poros, sendo altamente sensível ao teor de umidade de equilíbrio e à temperatura do concreto (HELENE, 1993).

Figura 3.4 _{– Perfil típico de um cobrimento de concentração de cloretos ao longo do} cobrimento em um concreto contaminado

(Fonte: Cascudo, 1997)

Em concretos contendo adições minerais, a resistência à penetração de cloretos não pode ser explicada e justificada apenas por uma influência isolada (química ou física) desta adição. Isso foi concluído por Gomes (2003), em estudos comparativos entre a tendência de teor de cloretos retidos, relação de Cl-_/OH-_{, condutividade específica e volume total de}

poros. A maior ou menor contribuição desses parâmetros depende da mistura do aglomerante e do ativador utilizado.

Alguns pesquisadores verificaram a resistência contra a penetração de cloretos em concretos e argamassas com adições de diferentes resíduos.

Chindaprasirt et al. (2007) concluíram que a resistência à penetração de íons cloretos no concreto é aumentada significativamente com a incorporação de cinza volante. Quanto maior é a finura da cinza volante, melhor será a sua capacidade de preencher e diminuir o tamanho dos poros na matriz cimentícia, dificultando a penetração do cloreto no concreto.

Outro pesquisador que apresentou trabalhos com cinza volante no concreto foi Yazici (2008). O estudo consistiu na substituição do cimento Portland por teores de cinza variando de 30% a 60%, em massa, além da adição de 10% de sílica ativa para as misturas com altos teores de cinza volante. O desempenho contra a penetração de cloretos foi melhor nos concretos com maiores teores de cinza volante, sendo otimizado, ainda, com a adição de sílica ativa. Verificou-se uma redução de cerca de 50% da profundidade de penetração de cloretos nos concretos com 60% de cinza volante e 10% de sílica ativa, em comparação ao concreto referência, sem adição.

4 3 2 1 0 0 10 20 30 40 50 60 Espessura de cobrimento (mm) % em r ela ção à mas sa do ci men to Profundidade de análise Armadura 0,4% teor crítico de cloretos

Chalee e outros (2009) também analisaram a frente de cloretos com a adição de cinza volante no concreto, submetido a uma exposição de até cinco anos em ambiente marinho. Os resultados indicaram que teores de cinza acima de 50%, em massa, em substituição do cimento Portland, e os baixos fatores água/cimento, proporcionaram uma boa resistência dos concretos à penetração dos cloretos.

Em outro estudo, Chindaprasirt et al. (2008) verificaram a influência na penetração de cloretos da adição de cinza de palmeira, cinza da casca de arroz e cinza volante como substitutos parciais do cimento Portland em argamassas. A resistência ao ataque de cloretos aumentou, substancialmente, com o aumento das adições desses materiais pozolânicos (40% de substituição, em massa). Em especial, a cinza da casca de arroz se mostrou mais efetiva nesta verificação, seguida da cinza de palmeira e cinza volante, respectivamente.

A cinza da casa do arroz, como material pozolânico em concretos, também foi verificada por Gastaldini et al. (2010). A substituição do resíduo pelo cimento Portland foi analisada para os teores de 10%, 20% e 30%. O aumento do teor de cinza de casa de arroz resultou em concretos com maior resistência à penetração de cloretos.

A adição de resíduos de borracha de pneus granulado como substituto parcial da areia em argamassas foi verificado por Oikonomou e Mavridou (2009). Apesar dos resultados mostrarem uma diminuição das propriedades mecânicas destas argamassas, a resistência à penetração de cloretos foi aumentada com a adição de até 15%, em massa, deste resíduo.

Sim e Park (2011) analisaram a penetração de cloretos em concretos feitos com agregados reciclados de concreto (miúdo e graúdo) e cinza volante como material pozolânico, em diferentes proporções. A profundidade de penetração praticamente não foi alterada com a substituição do agregado reciclado, mas apresentou um decréscimo considerável com a substituição da cinza volante.

Higashiyama et al. (2012) verificaram o uso de resíduo de cerâmica como agregado miúdo em argamassas. A profundidade de penetração de cloretos nas argamassas com substituição total do resíduo foi diminuída pela metade em comparação à profundidade verificada nas argamassas produzidas com areia de rio, em ensaio acelerado com três meses de imersão em solução salina.

Em uma proposta mais afim ao presente trabalho, Sarmento e Vanderlei (2011) optaram pela verificação da penetração de cloretos em concretos com adição da ACBC como agregado miúdo e concluíram que a utilização deste resíduo não interfere de forma

negativa nos concretos, mostrando ainda uma ligeira melhora na resistência contra esta intempérie para teores de 15% a 25% de ACBC.