DURABILIDADE DE ESTRUTURAS DE BETÃO ARMADO (I)

(1)

- Escola Superior de Tecnologia e

Gestão de Beja

MATERIAS

DE

CONSTRUÇÃO

APOIO À DISCIPLINA

Eng. Civil, 2º Ano

(2)

2

Materiais de Construção Pedro Lança

(3)

3

• “Uma

falta de controlo da qualidade

durante a

construção e a existência de

planos inadequados

de

inspecção

e

manutenção

da durabilidade durante a

vida de serviço das estruturas

também tem uma

contribuição importante para esta situação.”

• " … Tudo isto faz que o betão, e em especial o betão

armado, seja um material muito vulnerável e pouco

estável; a sua duração não será provavelmente muito

longa.“

Eng. Sousa Coutinho

"O fabrico e as propriedades do betão"

(4)

4 DURABILIDADE

•meio ambiente

•agentes agressores

•protecção

VERIFICAÇÃO

em SERVIÇO

• controlo de tensões e

deformações • estabilidade • solo-estrutura

DIMENSIONAMENTO à ROTURA

δ

f x F

≤

R/

δ

r

DESEMPENHO

VIDA ÚTIL

(Adaptado de Ripper, 1997)

(5)

5 >

Vida útil, o que é? Há vida inútil? Em Marte?

• Na fase de projecto de uma determinada estrutura e com

base nas solicitações do tipo mecânico e ambiental a que

estará sujeita, são definidos os requisitos de segurança e

funcionalidade.

• Vida útil

da estrutura será então o período de tempo durante

o qual a estrutura satisfaz esses requisitos de segurança, de

funcionalidade e estéticos, sem custos de manutenção não

previstos, isto é, o período de tempo durante o qual o

desempenho da estrutura é satisfatório (superior ao mínimo

aceitável)

(6)

6 >

Vida útil e vida residual

(Coutinho, 1998)

(7)

7 >

Nível de qualidade ao longo do tempo:

(Mansos, 2003)

-

trabalhos de conservação

, os que

pretendem repor a qualidade inicial da

construção, sendo a sua extensão

correspondente ao vector designado

pela letra

A

indicada na figura.

-

trabalhos de reabilitação

os que

pretendem repor a qualidade

regulamentar equivalente da

construção, sendo a sua extensão

correspondente ao vector da letra

B

indicada na figura.

-

trabalhos de renovação

os que

pretendem introduzir ganhos na

qualidade e melhoramentos funcionais

de uso da construção realizando,

sendo a sua extensão correspondente

à letra

C

indicada na figura como grau

de melhoria funcional e orgânica

conseguida.

(8)

8 >

Características fundamentais do

betão como material de construção:

1. Resistência à acção das forças a que está sujeita;

2. Resistência às acções ambientais com a passagem

do tempo, ou durabilidade.

(Fonte: Martini)

(Costa, 2005)

(9)

9 >

No início da utilização do betão armado:

• Betões e ligantes de baixas resistências

• Peças com maiores dimensões

• Maiores dosagens de cimento

• Espessuras de recobrimento elevadas

• Colocação do betão mais cuidada

Maior

durabilidade

das

armaduras

(10)

10 Evolução das resistências médias à

compressão do betão aos 28 dias fabricado

com cimento portland

(Coutinho, 1998)

Curva tensão-extensão de dois

tipos de aços diferentes

(Aço macio)

(11)

11 >

Utilização actual do betão armado

• Conhecimento propriedades

• Métodos de cálculo

Diminuição

da secção

resistente

• Aumento da quantidade de

armadura

• Dificuldade passagem e

acomodação do betão fresco

• Utilização de sobre dosagens

de água

Betão mais

poroso

• Recobrimento mais pequeno

• Construções de betão

pré-esforçado, com secções

mais reduzidas e com o aço

sujeito a tensões mais

elevadas

Betão armado

mais sensível

a fenómenos

de corrosão

1. Deficiente

protecção natural

das armaduras

pela elevada

alcalinidade do

betão envolvente

2. O betão

envelhece

3. Necessidade de

manutenção da

estrutura

Conceito de

DURABILIDADE

(12)

12

(13)

13

Materiais de Construção

Pedro Lança

CONTROLO DA PRODUÇÃO:

(14)

14

Pedro Lança

CONTROLO DE CONFORMIDADE:

(15)

15

Pedro Lança

CONTROLO DE CONFORMIDADE:

(16)

16

Pedro Lança

CONTROLO DE CONFORMIDADE:

(17)

17

Pedro Lança

CONTROLO DE CONFORMIDADE:

(18)

18

Pedro Lança

CONTROLO DE CONFORMIDADE:

(19)

19

Pedro Lança

CLASSES DE EXPOSIÇÃO:

(20)

20

Pedro Lança

CLASSES DE EXPOSIÇÃO:

(21)

21

Pedro Lança

CLASSES DE EXPOSIÇÃO:

(22)

22

Pedro Lança

CLASSES DE EXPOSIÇÃO:

(23)

23 Quadro F.1

(ENV 206)– Valores limite para a composição e para as propriedades do betão

(24)

24 Quadro 2/DNA (ENV 206) – Classes de teor de cloretos do betão

TEOR DE CLORETOS vs

TIPO DE BETÂO e EXPOSIÇÃO AMBIENTAL

(25)

25

(26)

26 A composição de um betão, para atender às exigências de durabilidade,

deverá ser estudada cuidadosamente, em obediência aos seguintes

parâmetros, quantificando em conformidade com as classes de exposição

ambiental:

• Razão Água/cimento

• Dosagem de cimento

• Teor de ar no betão fresco

• Tipo de cimento

• Classes de resistência

• Permeabilidade

• Recobrimento

Os valores da razão A/C máxima e da dosagem C mínima referem-se aos

ligantes definidos na norma NP 2064. Ao empregar adições (pozolanas ou

outras adições com propriedades hidráulicas latentes), os valores referidos

na norma NP ENV 206 deverão ser convenientemente modificados,

conforme o que for estabelecido nas normas nacionais.

(27)

27 Para relações a/c baixas

(

≈

0,20 a 0,38)

, possíveis devido

ao uso de super plastificantes, o volume de capilares é

muito reduzido, resultando numa pasta de cimento muito

densa (pouco porosa).

Para relações a/c

superiores a cerca de 0,38

todo o

cimento hidrata transformando-se em gel cujo volume não

preenche todo o espaço livre. A porosidade, após a

hidratação final, será tanto maior quanto a relação a/c.

O volume de poros capilares aumenta muito a partir da

relação a/c

0,4 a 0,5

e uma cura inadequada pode levar a

uma hidratação incompleta agravando o volume dos

poros e a aderência aos inertes.

(28)

28 Cura de um betão (exemplo)

(Coutinho, 1998)

(29)

29 Diferença entre permeabilidade e porosidade

(30)

30 Grânulos de cimento Portland – 1h de hidratação

(Fonte: ACS)

(31)

31 Grânulos de cimento Portland – 4h de hidratação

(Fonte: ACS)

(32)

32 Grânulos de cimento Portland – 5h de hidratação

(Fonte: ACS)

(33)

33 (Fonte: ACS)

Grânulos de cimento Portland – 18 h de hidratação

(34)

34 (Fonte: Gomes e Pereira, UBI)

Zona de interface pasta-agregado

(35)

35 Segundo a NP ENV 196-4, e tendo em vista a

diversidade de aplicações:

• CE I – cimento Portland simples;

• CE II – cimento Portland composto;

• CE III – cimento de alto forno;

• CE IV – cimento pozolânico.

(36)

36 O cimento do

tipo I

confere boa protecção contra a

corrosão das armaduras, dada a sua

maior reserva

alcalina

(protecção adicional contra a carbonatação).

Os cimentos compostos

(tipo II)

apresentam

maior

resistência às acções químicas

(ataque pelos sulfatos,

por ácidos e reacções álcali-agregado) e maior resistência

à penetração de cloretos.

adicionado ao clínquer a escória

granulada

de alto forno (LNEC E-375), a pozolana natural

(NP 4220), as

cinzas volantes (NP EN 450) e o filler (LNEC E-377)

Se

ambiente

é

muito agressivo

a utilização de

cimento

tipo IV

poderá ser mais indicado, também preferível se os

agregados forem siliciosos reactivos com os álcalis.

• CE I – cimento Portland simples; • CE II – cimento Portland

composto;

• CE III – cimento de alto forno; • CE IV – cimento pozolânico.

(37)

37 Escória de alto forno

Cal

Cinzas volantes

Clinquer de cimento Portland

(38)

38

(39)

39

(40)

40

M

ateriais

d

e Con

strução

Pe

dro Lanç

a

(41)

41

(42)

42

(43)

43 INTRODUÇÃO À DETERIORAÇÃO

DO BETÃO ARMADO

(44)

44 >

Mecanismos de deterioração

(básicos)

• Deterioração Física

- Acções indirectas (deformações ou deslocamentos

impostos)

- Temperatura

- Água (humidade, chuva, gelo/degelo)

- Poluição

• Deterioração Química

(betão)

- CO

₂

- Carbonatação

- Cloretos

- Sulfatos - Reacções expansivas com o cimento

- Álcális - Reacções expansivas com os inertes

• Deterioração por Corrosão

(armaduras)

(45)

45 >

Mecanismos de deterioração

(básicos)

• Corrosão das Armaduras

• Ataque Químico

• ácidos, sais e águas puras

• sulfatos

• álcalis

(Coutinho, 2001)

(FASE)

(Gomes, 2005)

(46)

46 Num betão

totalmente

saturado de água

não

haverá carbonatação,

pois a difusão do CO

₂

é conseguida através

dos poros do betão.

(47)

47 >

Frente de carbonatação

[indicador da fenolftaleína]

(Coutinho, 1998)

(48)

48

Pedro Lança

BIBLIOGRAFIA (I)

PUBLICAÇÕES

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Chubb, Mike. Bridge Engineering.

Research Activities

. Power

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Costa, Douglas C.

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2001.

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Gomes, J.P. Castro; Pereira, C. Gonilho.

Introdução ao Estudo e

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mestrado de estruturas, geotecnica e fundações da Universidade

do Minho, 2005. Gomes,

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Castro.

Corrosão

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Degradação das Armaduras

. Apoio ao

mestrado de estruturas, geotecnica e fundações da Universidade

do Minho, 2005.

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Lança, Pedro; Mesquita, Carlos.

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Manso, Armando Costa.

Conservação e reabilitação de edifícios .

Avaliação de custos e recentes desenvolvimentos

. 2º. Simpósio

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Ripper, Thomaz.

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INTERNET

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Coutinho, Joana Sousa.

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Toronto. Disponível em

http://www.civil.engineering.utoronto.ca/English/page-6-7370-1.html