Notícia

Corrosão e Proteção

Sistemas de reparo de estruturas de concreto com corrosão de armaduras por carbonatação

Publicado em 01 janeiro 2008

Artigo colabora para ampliar o conhecimento científico sobre uma das tecnologias mais comuns e empíricas de recuperação de estruturas afetadas por corrosão de armaduras; que são os reparos localizados de argamassa.

Estudo teórico do efeito da macrocélula na taxa de corrosão

A intensidade de corrosão das armaduras no concreto devida às macro-células é controlada principalmente, pela diferença de potencial entre o anodo e o catodo. Este tipo de corrosão é influenciado, também, pela resistência ôhmica entre o anodo e o catodo e por fatores geométricos, como a relação entre as áreas do catodo e do anodo e suas posições relativas: se as armaduras onde se encontram o anodo e o catodo estão no mesmo plano ou em planos paralelos [1].

Para facilidade de estudo, os gráficos a seguir estudados são

semiquantitativos e foram adotados valores de intensidade de corrosão semelhantes às encontradas em campo, em estruturas com corrosão de armaduras [2] e foi considerada a densidade de corrente limite (iL) do O2 na argamassa menor que densidade de corrente limite do O2 no concreto do substrato [3]:

Quando as armaduras são despassivadas por carbonatação do concreto de cobrimento, ocorre corrosão do tipo generalizada, como conseqüência do

estabelecimento de inúmeras células de ação local (microcélulas), distribuídas aleatoriamente pela superfície das barras.

O comportamento de uma armadura que corrói em decorrência da ação de microcélulas pode ser representado par uma única célula de corrosão, onde a reação anódica e a reação catódica representam a soma das reações anódicas e catódicas, respectivamente, de todas as micro-células existentes na superfície do metal. Assim, as curvas A1 e C1 (Fig.1(a)) representam as reações anódicas e catódicas, respectivamente, nos trechos carbonatados (despassivados) da armadura e as curvas A2 e C2 (Fig. 1(b)) representam as reações anódicas e catódicas na superfície do aço passivado no interior do reparo. Estas são as representações do que ocorreria se as regiões fossem isoladas. Como a armadura é contínua, as duas regiões estão eletricamente conectadas e as curvas A3 e C3 representam a soma das correntes anódicas (A1 + A2) e catódicas (C1 + C2), respectivamente, resultando na corrente efetiva medida (Icorr) (Fig. 1(c)).

Nestas condições, os potenciais Ecorr( (Fig. 1(a)) e Ecorr(rp) (Fig.1(b)) resultam em um potencial comum, que é o potencial de corrosão da macrocélula (E (Fig. 1(c)). A parte da armadura no interior do reparo é catodicamente polarizada e o trecho sob o substrato é polarizado anodicamente.

Observando a figura 1(a), verifica-se que a intensidade de corrosão i representa a corrosão por microcélulas no trecho carbonatado, junto ao reparo e a intensidade icorr(rp) (Fig. 1(b)) corresponde à taxa de corrosão da armadura no interior do reparo, quando consideradas as regiões de reparo e substrato isoladas. Estando as áreas eletricamente conectadas, a intensidade icorr (Fig. 1(a)) representa a corrosão total do aço na região do concreto original: corrosão por micro-células agravada pela formação da macrocélula. A diferença entre a intensidade de corrosão total e a corrosão por microcélulas no substrato (icorr - icorr(sb)) representa a corrente de corrosão devida à macrocélula (Imac (Fig. 1(c)).

Na superfície da armadura sob o reparo (Fig. 1(b)), a redução do oxigênio passa a ocorrer com uma taxa 1 muito maior do que ocorreria se as barras das regiões do reparo e do substrato estivessem isoladas. Os elétrons necessários para esta reação provêm, quase que total mente, do trecho da armadura que está no substrato. Apenas uma parcela desprezível é fornecida pela reação anódica que ocorre no trecho reparado [4].

Assim, o aço sob o substrato pode apresentar um aumento sensível de sua taxa de corrosão, após a execução do reparo (de icorr(sb) para icorr). O aumento da quantidade de elétrons produzidos devido a este incremento flui pela barra, para sustentar a reação catódica que ocorre sob o reparo. Esta corrente que passa pela barra em direção ao reparo é a corrente de corrosão por macrocélula. Na superficie do aço, sob o substrato, a redução do oxigênio ocorre com a mesma taxa observada antes do reparo4 (i02(sb)). O aumento da taxa de corrosão no substrato é sustenta do pelo acréscimo da redução do oxigênio na região do reparo (iO2(rp) — imac) (Fig. 1(b)).

Considerações finais

Os reparos localizados nas estruturas de concreto armado protegem o trecho da armadura no seu interior, porém, a corrosão da armadura, nas regiões adjacentes aos reparos, pode ocorrer mais cedo do que normalmente ocorreria, por dois motivos principais:

a) a perda de sua função catódica, pela eliminação do anodo adjacente, reduz drasticamente sua produção de hidroxilas e permite o avanço da frente de carbonatação com maior rapidez; e

b) após o estabelecimento da corrosão no substrato, junto ao reparo, o processo corrosivo é agravado pelo surgimento de uma macrocélula de corrosão, decorrente da diferença de potencial eletroquímico entre o trecho da armadura imerso no reparo e o que está sob o substrato.

Espera-se que este artigo ajude no entendimento do fenômeno da corrosão em reparos localizados e contribua para a melhor seleção dos materiais de reparo e para o projeto de reparos mais duráveis.

A seqüência deste trabalho irá analisar dados experimentais ob tidos em [ à luz da interpretação teórica aqui apresentada.

Agradecimentos

Os autores agradecem ao Prof. Dr. Stephan Wolynec (EPUSP-PMT), ao Instituto de Pesquisas Tecnológicas de São Paulo - IPT, pela participação da Profa. Dra. Zehbour Panossian, e ao Projeto Temático FAPESP 03/01729-2.