Resistividade do concreto

A resistividade elétrica do concreto é uma propriedade que pode ser definida como a resistência contra o fluxo de uma corrente elétrica. Fatores como a relação água-cimento, tipo de cimento, adições pozolânicas e o grau de hidratação afetam a resistividade elétrica do concreto. A resistividade pode ser utilizada para fins distintos, tais como a possibilidade de inspeção das estruturas de concreto (HORNBOSTEL et al., 2013; ANDRADE et al., 2013), além de ser uma importante propriedade física de concreto de cimento Portland, por afetar uma série de aplicações.

A resistividade elétrica é importante como uma medida da capacidade do concreto para resistir à passagem de corrente elétrica. A resistividade elétrica (ou o seu inverso, a condutividade) é fundamentalmente relacionada com a permeabilidade de líquidos e difusividade de íons através de materiais porosos como concreto. Portanto, a resistividade elétrica, também pode ser utilizada como uma medida indireta da capacidade do concreto em evitar a penetração de cloretos, o que pode provocar a corrosão da armadura (WHITING; NAGI, 2003).

O monitoramento de estruturas de concreto por meio da medida da resistividade elétrica é bastante empregado, uma vez que é um método não destrutivo e pode ser monitorada externamente, com a presença de eletrodos embutidos ou simplesmente encostados à superfície do concreto. De acordo com Sengul (2014), este método é de baixo custo e pode ser repetido diversas vezes, portanto, alterações da resistividade do concreto podem ser monitorizadas utilizando as mesmas amostras. A resistividade do concreto pode ser medida dentro de poucos minutos uma vez que não são necessárias preparações especiais de amostra.

A resistência elétrica (R), capacidade de um corpo se opor à passagem de corrente elétrica, depende das dimensões e do tipo de material que constitui o meio. Por outro lado, a resistividade elétrica (ρ), que também expressa uma medida de impedimento ao fluxo de corrente elétrica, é obtida multiplicando-se a resistência (R) por um fator de conversão chamado de constante de célula que,

depende das dimensões do corpo de prova utilizado (GIROTTO; SANTOS, 2002; RIBEIRO, 2010).

O fluxo de íons na solução aquosa dos poros do concreto é controlado pela resistividade elétrica que, por sua vez, é bastante sensível ao teor de umidade de equilíbrio e à temperatura. Assim, o aumento da umidade e/ou da temperatura resultam em diminuição da resistividade elétrica do concreto (HELENE, 1993).

De acordo com Monfore (1968) apud Santos (2006), a condução da corrente elétrica através do concreto é de natureza essencialmente eletrolítica e ocorre por meio dos íons presentes na água evaporável das pastas de cimento (Ca2+_{, Na}+_{, K}+_{, OH}- _{e SO}

42-). Algo semelhante foi citado por Shekarchi et al.

(2004) que afirmam que o fluxo da corrente elétrica no concreto se dá por meio dos íons dissolvidos na água que preenche total ou parcialmente a rede de poros interconectados da pasta. McCarter (1997) apud Santos (2006) afirmou que a condutividade irá ocorrer através dos contínuos poros capilares preenchidos por água e pelas microfissuras da matriz.

A corrente elétrica é transportada no sistema de poros do concreto, deste modo, um aumento da resistividade é uma indicação de um sistema de poros refinados. Como esperado, a resistividade elétrica é elevada com o aumento da classe do concreto (YILDIRIM et al., 2011).

A relação obtida entre a difusividade dos cloretos e a resistividade elétrica, de acordo com a norma ASTM C 1760/12 (“Standard test method for bulk electrical conductivity of hardened concrete”), é mostrada na Figura 24, que apresenta os resultados obtidos por Sengul (2014). Foram analisados concretos com diferentes permeabilidades e a relação mostrada na Figura 24 baseia-se em diferentes concretos com difusividades de cloreto entre 0,4 e 38×10-12 _m2_/s.

Como pode ser visto na Figura 24, houve uma correlação muito boa (R = 0,97) entre resistividade elétrica e difusividade dos cloretos. O erro padrão para o coeficiente de correlação foi de 0,016. Essa forte relação entre a resistividade elétrica e a permeabilidade à penetração de íons cloro também foi observada por Yildirim et al. (2011).

Figura 24. Relação entre difusão de cloretos e resistividade elétrica.

Fonte: adaptada de SENGUL, 2014.

Para todos os materiais porosos, a equação de Nernst-Einstein expressa a relação entre a resistividade elétrica e a difusividade iônica, tal como mostrado na Equação 24.

𝐷_𝑖 = 𝑅. 𝑇 𝑍2_{. 𝐹}2.

𝑡𝑖

𝛾_𝑖. 𝑐_𝑖. 𝜌 Equação 24

Em que Di é a difusividade para o íon i, R é a constante dos gases, T a

temperatura absoluta, Z é a valência iônica, F é a constante de Faraday, 𝑡_𝑖 é o número de transferência do íon i, 𝛾𝑖 é o coeficiente de atividade do íon i, 𝑐𝑖 é a

concentração do íon i na água dos poros, 𝜌 é a resistividade elétrica.

Os valores de resistividade utilizados para indicar a probabilidade de corrosão no concreto não estão totalmente consagrados e apresentam-se distintos. No entanto, um balizamento para valores de referência da resistividade, em relação à ocorrência da corrosão, é oferecido por órgãos normalizadores internacionais, como a Norma CEB-192, da FIB (“Fédération Internationale du Béton”) e o Boletim Europeu CE-COST 509 (“Corrosion and protection of metals in contact with concrete”). A Tabela 7 mostra um comparativo entre esses valores, que demonstram considerável discrepância.

Tabela 7. Valores de resistividade elétrica do concreto e sua relação com o risco de ocorrência da corrosão. Resistividade (kΩ.cm) Risco de corrosão CEB-192 COST 509 > 20 > 100 Desprezível 10 a 20 50 a 100 Baixo --- 10 a 50 Moderado 5 a 10 < 10 Alto < 5 --- Muito Alto Fonte: RIBEIRO, 2010.

Muitos são os fatores que influenciam a resistividade do concreto, tais como: as características do concreto (relação a/c, tipo e quantidade de agregados, consumo de cimento, presença de adições e aditivos químicos, além do grau de hidratação), as características ambientais (temperatura e umidade relativa) e a ação de agentes agressivos (penetração de cloretos e carbonatação) (SANTOS, 2006).

Ribeiro (2010), cita quatro dos métodos mais utilizados para a medição da resistividade elétrica do concreto, são eles: o método do disco (um eletrodo externo, com presença da armadura), o método dos dois eletrodos, o método dos quatro eletrodos (método de Wenner) e a NBR 9204:2005 (“Determinação da Resistividade Elétrica Volumétrica do Concreto”). No entanto, a dificuldade para a montagem da célula de ensaio com a utilização de mercúrio como eletrodo é um grande empecilho para a utilização da NBR 9204:2005.