Ataque Químico ao Concreto Prof. Dr. Ronaldo Medeiros Alunos: Ana Lemos, Bárbara Tramontina, Igor Baptista, Luísa Comim, Priscila Hichmeh

Ataque Químico ao

Concreto

Prof. Dr. Ronaldo Medeiros

Alunos: Ana Lemos, Bárbara Tramontina, Igor Baptista, Luísa Comim, Priscila Hichmeh

Deterioração do Concreto

➔ Durabilidade: resistir a processos de deterioração, com desempenho

satisfatório.

➔ Processo de deterioração:

estrutura interna agentes degradantes

Ataque Químico

➔ Ataque de Sulfatos

➔ Ataque de Cloretos

➔ Reação Álcali-Agregado

➔ Hidratação de MgO e CaO Cristalinos

➔ Ataque de água pura

➔ Ataque de água do mar

➔ Carbonatação

Ataque Químico

➔ Concreto: pH básico entre 12,5 e 13,5

➔ Ataque químico

➔ Velocidade de deterioração - ácido

pH

→

pH agente agressivo X permeabilidade concreto

Porosidade

Solubilidade

Ataque por Ácidos

Ácido + Concreto Produtos de

reação + Água Produtos de reação Solúvel Insolúvel Aumento da Porosidade Expansivo Não expansivo Possível Dano Sem Dano (fonte: HUSNI, 2003)

Mecanismos de Atuação

Troca Iônica Lixiviação Expansão

Aumento na porosidade e permeabilidade

Aumento nas tensões internas Perda da alcalinidade Aumento no processo de deterioração Perda de massa Perda de resistência e rigidez Deformação Fissuração, lascamento e pipocamento

Mecanismos de atuação - Troca Iônica

➔ Formação de sais solúveis de cálcio

Ácido + Ca(OH)₂

Ácidos: clorídrico, sulfúrico, nítrico, acético, fórmico, lático…

Sais solúveis: cloreto de cálcio, acetato de cálcio, bicarbonato de cálcio… ➔ Formação de sais de cálcio insolúveis

Sal solúvel de cálcio + H₂O

● Não-expansivos

Ácidos: oxálicos, tartárico, húmico, hidrofluorídrico, fosfórico …

● Expansivos

Mecanismos de atuação - Lixiviação

➔ Ação de águas puras, carbônicas agressivas e ácidas.

Hidrolisar ou dissolver

➔ Solução em equilíbrio hidrólise para. ➔ Água corrente ou infiltração:

diluição da solução continuação da hidrólise.

● Hidrólise só termina quando o Ca(OH)₂ for eliminado por

lixiviação.

Componentes cimentícios expostos à decomposição ➔ Extração de uma substância do meio sólido por meio de dissolução.

Mecanismos de atuação - Lixiviação

➔ Resultados:

● Geis de sílica e alumina com pouca ou nenhuma resistência

Concreto que perdeu ¼ do seu conteúdo de calcário teve sua resistência reduzida à metade ● Eflorescência

Interação do produto lixiviado com o CO₂ crosta esbranquiçada de CaCO₃

Mecanismos de atuação - Lixiviação

➔ Ocorrência: intensa em concretos porosos e pouco notada em concreto

compactos

cimento com adições (pozolânico e de alto forno)

➔ Sintomatologia:

◆ superfície arenosa

◆ com agregados expostos

◆ com eflorescência

◆ com elevada retenção de fuligem

Mecanismos de atuação - Expansão

➔ Ataque por sulfatos, reação álcali-agregado, hidratação tardia de CaO e MgO

livres e corrosão da armadura do concreto.

Águas naturais e industriais com grande concentração de

sulfato

Ácido Sulfúrico

Chuva ácida, efluentes de fornos e da indústria

Ácido Acético

➔ Ácido orgânico forte.

➔ Indústria petrolífera, de Vinagre, tinturaria.

➔ Baixa perda de massa do concreto, devido baixa solubilidade do Acetato de

Cálcio.

Ácido Acético

Reação com concreto inicia com pH 12 Solubilização do Hidróxido de Cálcio Aumento da conectividade dos poros

Mais material lixiviado

Produtos de corrosão Acetato de Cálcio Descalcificação Formação de Sílica Gel macrotrincas e macroporos

Ácido Sulfúrico

chuva Ácido Sulfúrico

SO₃ + H₂O → H₂SO

Bactérias Quimiolitoróficas

Produzem ácido sulfúrico pela oxidação de gás sulfídrico

Mecanismo de atuação - Ácido Sulfúrico

➔ Descalcificação do concreto:

◆ Concentração de H2SO4 ≥ 3.9 × 10−32 mol/L

Ca(OH)2 + H2SO4 CaSO4.2H2O Gipsita Portlandita Aumento da Porosidade PRESSÃO INTERNA/ FISSURAS VOLUME GIPSITA VOLUME PORTLANDITA

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Ataque por Ácido Sulfúrico

Minerarological and chemical assentment of concrete damaged by the oxidation of sulfide-bearing aggregates formation on reaction

Poder Corrosivo Ácido

Claudia Veppo Gaier. Porto Alegre: Curso de Mestrado Profissionalizante/EE/UFRGS, 2005

Maior perda de massa Maior perda de resistência

Esgoto

Esquema didático da corrosão de um duto de concreto por ação dos sulfatos do esgoto, segundo Ludwig, Russel G. e Almeida, Sérgio A Sá.

Esgoto

➔ Soluções:

◆ Revestimento PVC

◆ Traço adequado do concreto

Fonte: Getty images

Esgoto

Íon sulfato SO₄²⁻ _{Íon sulfeto S²⁻}

Bactérias Redutoras ÁGUA H₂O Gás sulfídrico H₂S Oxidação Ácido sulfúrico H₂SO₄ Hidróxido de cálcio

Ca(OH)₂ Gesso CaSO₄.2H2O

ATAQUE AO CONCRETO

Usina de açúcar e álcool

➔ Caldo de cana presente no processo de fabricação é ácido e corroe o concreto

Ácidos orgânicos

Ácido Aconítico

Ácido Oxálico

Ácido Citríco

Usina de açúcar e álcool

➔ Usina Dacalda - Jarezinho - PR

Fonte: Tecne Fonte: Tecne

Usina de açúcar e álcool

➔ Recuperação

Fonte: Tecne Fonte: Tecne

Poços de Petróleo

Poços de Petróleo

➔ Pasta de cimento Portland Vedação

➔ Formação de partículas minerais Obstrução de espaços

➔ Injeção de vapor

➔ Acidificação HCl, HF, mud acid, HAc

Poços de Petróleo

➔ Possível solução:

◆ Compósitos Portland-polímero

Esquema de poço com falha de cimentação (adaptado de DOWELL SCHLUMBERGER apud MARINHO, 2004).

Urina

- 95% água, 2% uréia

- Fosfato, sulfato, amônia, magnésio, cálcio, ácido úrico, creatina, sódio, potássio...

Urina

Referências

- Proteção do concreto: Uma Necessidade em Indústrias de Celulose e Papel. W.L. Repettte, P.R.L. Helen - São Paulo : EPUSP, 1998.

- MEHTA, P.K.; MONTEIRO, P.J.M. Concreto: estrutura, propriedades e materiais. São Paulo: Pini, 1994. 573p.

- GAIER, C.V. Análise do Desempenho de Materiais de Reparo Industrializados para Estruturas de Concreto Frente ao Ataque

Químico. 2005. 150f. Trabalho de Diplomação (Mestrado em Engenharia) - Curso de Mestrado Profissionalizante em Engenharia,

Escola de Engenharia, UFRGS, Porto Alegre, 2006.

- ZAPATA N. J. G. 2007. ACONITIC ACID FROM SUGARCANE: PRODUCTION AND INDUSTRIAL APPLICATION. Thesis of the Graduate Faculty of the Louisiana State University and Agricultural and Mechanical College.

- Degradation modeling of concrete submitted to biogenic acid attack, Haifeng Yuan, Patrick Dangla, Patrice Chatellier, Thierry

Chaussadent. ELSEVIER JOURNAL.

- Avaliação das Características do Concreto quando Submetido à Degradação de Origem Química, Jairo José de Oliveira Andrade,

Francisco Teston Tisbierek, Letícia Ponce Rosa Rather, Thiago Ricardo Santos Nobre.

- NÓBREGA, A.C.V. Estudo de Durabilidade Frente ao Ataque Ácido de Compósitos Portland - polímero para cimentação de poços de petróleo /. - Natal [RN], 2008. 184f. - http://www1.folha.uol.com.br/cotidiano/2009/04/551433-urina-corroi-estrutura-de-viaduto-em-salvador-ba.shtml - http://www.gazetadopovo.com.br/haus/arquitetura/urina-ameaca-estrutura-da-igreja-mais-alta-do-mundo/ - http://www.cimentoitambe.com.br/ - http://www.projetoarquitetonico.com/ - www.madeira.ufpr.br/disciplinasklock/polpaepapel/kraftbranqcinetica.ppt - http://aquarius.ime.eb.br/~webde2/prof/ethomaz/fissuracao/exemplo126.pdf