Cobrimento Da Armadura De Concreto 682m24

ANÁLISE DA INFLUÊNCIA DO COBRIMENTO DAS ARMADURAS NA DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO Laiala Fraga Menezes1 Minos Trocoli de Azevedo2 RESUMO: A falta de durabilidade das estruturas de concreto armado está sendo evidenciada pela freqüência com que as armaduras das mesmas estão sofrendo com problemas de corrosão. Como destaque deste artigo, aponta-se a insuficiência e a má qualidade do cobrimento de concreto como os principais causadores desta patologia. A fim de analisar esta influência, foi realizado um estudo sobre a corrosão e como esta pode ser evitada com a proteção adequada do aço, baseando-se em critérios especificados pelas normas brasileiras vigentes. Para dar maior ênfase ao estudo, foram realizadas visitas em obras, avaliando-se os procedimentos utilizados para garantir os cobrimentos adotados em projeto.

Palavras - chave: Durabilidade; Corrosão; Cobrimento.

1- INTRODUÇÃO A preocupação com a durabilidade vem crescendo cada vez mais, ando a ter maior destaque nas normas, pelo fato das estruturas de concreto apresentar início de deterioração em um período de tempo relativamente curto, cerca de menos de vinte anos de idade. As ações ambientais têm grandes participações neste processo e, por isso, certas medidas devem ser tomadas para evitar que elas prejudiquem excessivamente as estruturas. O cobrimento de concreto sobre as armaduras é um elemento de grande responsabilidade na durabilidade das estruturas. Proporcionando a proteção física e química das armaduras, o cobrimento deve ser especificado nos projetos estruturais e seu valor depende da classe de agressividade do ambiente, estabelecida pela NBR 6118:2003. A patologia mais comumente encontrada nas edificações deterioradas está relacionada com a corrosão das armaduras. Por isso, este trabalho foi baseado somente em estruturas de concreto com problemas de armaduras corroídas. As causas desta patologia são diversas, porém neste artigo avaliou-se apenas a influência do cobrimento de concreto na corrosão do aço por ter sido considerado um fator muito importante na busca da durabilidade das estruturas. Primeiramente, foram analisados os principais fatores que interferem na durabilidade das estruturas de concreto armado, destacando a corrosão do aço como o principal deles. Com isso, foi feito um estudo sobre o mecanismo desta patologia, constatando-a em uma edificação na cidade de Salvador. Posteriormente, foram abordadas as características do concreto ligadas à corrosão e o papel do cobrimento na proteção das armaduras. Finalizando o trabalho, foram realizadas visitas a três obras na mesma cidade para serem identificados os processos utilizados nas mesmas para garantir esse cobrimento, seguindo critérios adotados nas normas técnicas. _____________________________________________________________________________ Concluinte do Curso de Engenharia Civil da Universidade Católica do Salvador – Autor 2 Professor titular da disciplina Materiais de Construções II da Universidade Católica do Salvador – Orientador 1

2 – DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO A durabilidade tornou-se, hoje, um dos fatores mais importantes na construção de uma estrutura. Os construtores e, principalmente, os clientes almejam por estruturas de concreto com vida útil cada vez mais longa e menos gastos relativos a manutenções e reparos das mesmas. Porém, esses “consumidores da construção civil” têm sofrido quanto à falta de durabilidade nas estruturas de concreto armado, à medida que essas têm apresentado diversas patologias, tendo como a principal delas a corrosão de armaduras. Para Neville (1997, p.481), a durabilidade de um material não significa vida por tempo indefinido, muito menos ar qualquer tipo de ação. A durabilidade do concreto diz respeito à capacidade do próprio material conservar as propriedades originais por certo período de tempo. Já quanto à durabilidade de uma estrutura de concreto, esta não só depende das características do próprio material, como de fatores ligados ao projeto, à execução e à utilização da mesma. Apesar de o concreto apresentar excelente durabilidade, é inevitável a perda, ao longo do tempo, dessa característica e do seu desempenho estético, funcional ou, na pior das hipóteses, estrutural, devido à forte interação dele com o meio ambiente. Porém, alguns aspectos como, por exemplo, maiores cuidados nas especificações em projeto, podem ser essenciais para evitar o desenvolvimento rápido desses tipos de problemas. Principalmente porque, segundo Vilasboas (2004), é na fase de projeto que ocorre grande parte das patologias do concreto, vindo, em seguida, a execução como outra causa das patologias. O problema não é relativo às patologias em si, pois como foi dito, no concreto elas ocorrem inevitavelmente com o tempo, mas à rapidez com que estão surgindo. A velocidade com que se propaga a perda de durabilidade e desempenho das estruturas de concreto dependerá de ações adotadas em todas as fases da construção: de projeto; de execução, incluindo o controle da produção do concreto; de uso e manutenção. Os custos envolvidos na recuperação das estruturas aumentam gradativamente à medida que as ações preventivas não são tomadas antecipadamente, ou seja, logo na fase de projeto. Portanto, conforme a NBR 6118:2003, é de responsabilidade dos técnicos envolvidos pelo projeto avaliarem a agressividade do meio e os agentes agressivos existentes no mesmo, a fim de especificar o concreto a ser utilizado de modo a garantir o desempenho e durabillidade esperados da estrutura. Podem-se enumerar, além da característica do concreto, outros parâmetros que influenciam a durabilidade, tais como detalhes arquitetônicos e construtivos, deformabilidade da estrutura, cobrimento da armadura, qualidade do concreto de cobrimento, meio ambiente, manutenções preventivas, entre outros. Dentre estes, o cobrimento de armadura se destaca como uma das principais variáveis que intervêm no processo da corrosão das armaduras. 3 - A CORROSÃO DAS ARMADURAS A corrosão de armaduras é uma das principais causas de deterioração do concreto. As variáveis que auxiliam o início do processo têm origens em diversas fontes e, nem sempre, é fácil detectar o porquê da estrutura corroída. Os fatores que intervêm na corrosão podem estar ligados aos aspectos da tecnologia do concreto, como a relação água/cimento, a distribuição granulométrica dos agregados, aos parâmetros de qualidade, adições minerais etc., ou da sua produção (mistura, transporte, lançamento, adensamento e cura). Porém, a insuficiência do cobrimento de concreto sobre a

armadura pode ser a principal causa desta patologia. Mais a frente será dado destaque a esta causa, mostrando sua devida importância na proteção da armadura contra a corrosão. Em um estudo realizado na cidade de Salvador, Vilasboas (2004) concluiu que das 48 obras indicadas com patologias, a corrosão de armaduras esteve presente, ou associada à pelo menos outro fenômeno, em 35 delas. E ainda, foi constatado que o cobrimento inadequado (devido ao projeto ou a execução) constituiu-se a causa das patologias mais freqüentes, uma vez que foi verificado em 27 obras (56,25%). Desta forma, a classe de agressividade da região metropolitana foi caracterizada como forte, indicando a necessidade de intervenções, pelas partes interessadas, no cobrimento das armaduras e na qualidade do concreto. Foram detectados alguns problemas de corrosão num edifício localizado em Salvador, no bairro Costa Azul. A “Figura 1”, retirada no local, mostra armaduras expostas em um pilar por destacamento da camada de cobrimento de concreto. Assim como a “Figura 2” apresenta o mesmo fenômeno em uma laje e em vigas. Um dos motivos que se leva a acreditar como causa do problema é o ambiente no qual a edificação está inserida, já que se trata de uma região da orla marítima, onde há presença de grande quantidade de agentes agressivos, tais como os íons de cloretos e os sulfatos.

Figura 1 – Pilar apresentando destacamento da camada de cobrimento de concreto, com armaduras expostas.

Figura 2 – Laje e vigas apresentando destacamento da camada de cobrimento de concreto, com armaduras expostas. 3.1 - Mecanismos da corrosão Segundo Helene (1986, p.2), a corrosão é resultado da interação destrutiva de um material com o meio ambiente através de reações químicas ou eletroquímicas. Ela acontece em meio aquoso e, para que se inicie, é determinante a desivação da armadura, na qual ocorre frente à pelo menos uma das duas condições básicas: presença de quantidade suficiente de cloreto ou diminuição da alcalinidade do concreto (principalmente pelas reações de carbonatação do concreto). Por ser de natureza eletroquímica, o mecanismo da corrosão do aço é conduzido pela formação de pilhas eletroquímicas no interior do concreto. Essas pilhas se originam devido à existência de duas zonas no aço: uma anódica e outra catódica. Na primeira zona ocorre a reação de oxidação, onde há perda de massa ou de seção; e na zona catódica há redução de oxigênio. Qualquer diferença de potencial entre as áreas anódicas e catódicas, seja por variação de umidade, aeração, concentração de salina ou tensão no concreto e no aço, gera uma corrente elétrica e, a depender de sua magnitude e do o de oxigênio, a corrosão poderá existir ou não. Essa corrente conduz os elétrons do cátodo pela armadura até o ânodo e, depois, formando um circuito, conduz os elétrons no sentido contrário pelo eletrólito (fase líquida presente nos poros do concreto). A “Figura 3” ilustra uma pilha eletroquímica, onde destaca o mecanismo da corrosão.

Figura 3 – Pilha eletroquímica de corrosão no concreto armado (adaptada por Rosenberg et.al., 1989, por Ferreira, 2003). Fonte: IBRACON, 2005, vol.2, p.1076. De forma sintética, o processo de corrosão só ocorre na presença de um eletrólito, uma diferença de potencial e de oxigênio. Agentes agressivos contidos ou absorvidos pelo concreto, tais como os íons sulfetos (S--), cloretos (Cl-), o dióxido de carbono (CO2) e outros, também podem acelerar a corrosão. Geralmente, no concreto, a água em quantidade suficiente atua como eletrólito, principalmente em ambientes agressivos. Porém, produtos usados na hidratação do cimento, como a portlandita (Ca(OH2)), formam nos poros do concreto uma solução saturada que pode atuar como eletrólito. As reações eletroquímicas que conduzem a corrosão no interior do concreto acontecem, simplificadamente, da seguinte maneira: os íons de ferro e elétrons, produzidos na reação anódica da equação (1), migram pelo eletrólito em direção ao cátodo. Na reação catódica, equação (2), são produzidos íons hidroxilas, que migram em direção ao ânodo. Numa região intermediária, esses produtos gerados se encontram e forma o hidróxido de ferro, produto de corrosão, apresentado na equação (3), de cor marrom e fracamente solúvel. •

Zonas anódicas (corroídas) – onde ocorre a oxidação: Fe Fe2+ + 2e (1)

•

Zonas catódicas (não-corroídas) – onde ocorre a redução de oxigênio: H2O +1/2O2 + 2e 2OH- (2)

Formação do produto de corrosão com a precipitação dos produtos gerados nas equações (1) e (2): Fe2+ + 2OH- Fe(OH)2 (3) Gomes & Barreto (apud HELENE, 1986, p.3), afirmam que, na realidade, as reações são mais complexas que as expostas anteriormente. O produto de corrosão gerado pode ser uma gama de óxidos e hidróxidos de ferro.

O hidróxido de ferro (Fe(OH2)) pode, ainda, sofrer transformações e, a depender do teor de oxigênio presente, formar outros produtos de corrosão. Isso explica o fato da corrosão ser um processo evolutivo, onde os produtos formados têm caráter expansivo, que am a ocupar de 3 a 10 vezes o volume original da armadura. O acúmulo desses produtos gera tensões internas, podendo chegar a valores maiores que 15MPa, fissurando o concreto. Na seqüência, há o lascamento do mesmo e, posteriormente, o destacamento da camada de cobrimento. Em situações ainda mais agravantes, a corrosão pode levar a estrutura, ou partes dela, ao colapso. É importante ressaltar que medidas preventivas e corretivas devem ser tomadas logo no início da corrosão a fim que ela não progrida. A “Figura 4” mostra o processo evolutivo da corrosão.

Figura 4 - Deterioração progressiva devido à corrosão das armaduras (SHAFFER, 1971 &CAIRONI, 1977) Fonte: Helene (1986, p. 6). 4 - CARACTERÍSTICAS DO CONCRETO LIGADAS À CORROSÃO Dentre os diversos fatores essenciais para se garantir a durabilidade das estruturas de concreto armado, estão o uso de concretos menos permeáveis, com baixas relações água/cimento e porosidade. Desta maneira, se consegue um concreto mais resistente ao ataque de agentes agressivos externos. Dentre as características do concreto que interferem à corrosão do aço, destacam-se a permeabilidade, tanto à água quanto aos gases, e a porosidade. 4.1 – Permeabilidade do concreto Silva (apud DUGATTO, 2006) afirma que a durabilidade do concreto é diretamente afetada pela sua permeabilidade. A permeabilidade é a propriedade do concreto que controla a velocidade do fluxo de um fluido para a parte interna de um material sólido. Esta propriedade depende do tamanho, da distribuição e continuidade dos poros da pasta, assim como da permeabilidade dos próprios agregados, da zona de transição pasta/agregado e das etapas de lançamento, adensamento e cura, constituintes da produção do concreto.

Quanto à permeabilidade do concreto de cobrimento à água, Rilem (apud HELENE, 1986, p.10 e 11) diz que a mesma é fortemente determinada pela permeabilidade da pasta de cimento, para misturas preparadas com agregados densos, corretamente lançadas e adensadas, isentas de ar aprisionado. Já a permeabilidade da pasta de cimento depende da relação água/cimento e do grau de hidratação do mesmo. Quando o concreto for de boa qualidade, a permeabilidade do mesmo em relação aos gases é bastante baixa e ainda menor em ambientes úmidos, pois a umidade e água presentes nos poros dificultam o movimento dos gases. A permeabilidade aos gases, assim como à água, depende da porosidade, do volume de vazios e da comunicação dos poros capilares. Os concretos com aditivos incorporadores de ar, por exemplo, são menos permeáveis às baixas pressões de ar e água. 4.2 – Porosidade O concreto é um material poroso, pois nem todo o seu volume está preenchido pela fase sólida. A durabilidade de uma estrutura de concreto depende, além de outros fatores, do grau de porosidade que o material possui. As substâncias químicas são levadas ao interior do concreto através de seus poros. A porosidade do concreto pode ser controlada diminuindo a relação água/cimento, por exemplo. Desta maneira, proporciona-se ao concreto um maior desempenho, já que a redução do fator A/C aumenta sua resistência, obtendo-se uma maior durabilidade. 5 - O PAPEL DO COBRIMENTO DE CONCRETO NA PROTEÇÃO DAS ARMADURAS Um dos fatores mais importantes, talvez o maior deles, que se deve levar em conta para a durabilidade de uma estrutura de concreto armado, é o cobrimento da armadura. Isso porque a insuficiência do cobrimento pode ser a principal causa da corrosão de armaduras. Portanto, estas precisam ser devidamente protegidas afim de que não corroam. O próprio material concreto, quando adequado e bem executado, tem a capacidade de proteger física e quimicamente a armadura de tal maneira que impeça a formação de células eletroquímicas e promova a corrosão. A proteção física se dá a partir da impermeabilidade do concreto, quando este possuir boa compacidade, boa homogeneidade e elementos internos adequados. Evita-se, assim, o ataque de agentes agressivos externos, os quais podem estar contidos na atmosfera, em águas residuais, águas do mar, águas industriais, dejetos orgânicos etc. A armadura é protegida quimicamente quando é conferido ao concreto de cobrimento um caráter alcalino. Essa alcalinidade é garantida pelo hidróxido de cálcio (Ca(OH)2), também conhecido como portlandita, que é solúvel em água e preenche os poros do concreto. Ele é produzido nas reações de hidratação dos silicatos de cálcio (C3S e C2S), contidos nos grãos do cimento. Em suma, a função do cobrimento de concreto é proteger a película protetora da armadura, proporcionada pelo hidróxido de cálcio. Conforme Pourbaix (apud HELENE, 1986, p. 4), o hidróxido de cálcio tem um pH da ordem de 12,6 (à temperatura ambiente) que proporciona uma ivação do aço (Figura 5). Coutinho (apud HELENE, 1986, p. 4), diz que a proteção do aço no concreto pode ser assegurada por:

• elevação do seu potencial de corrosão em qualquer meio de pH > 2, de modo a estar na região de ivação (inibidores anódicos); • abaixamento de seu potencial de corrosão, com o fim de ar ao domínio da imunidade (proteção catódica); e • manter o meio com pH acima de 10,5 e abaixo de 13, que é o meio natural proporcionado pelo concreto, desde que este seja homogêneo e compacto.

Figura 5 – Diagrama de Pourbaix. Diagrama de equilíbrio termodinâmico. Potencial x pH para o sistema Fe – H2O A 25°c, delimitando os domínios prováveis da corrosão, ivação e imunidade. Fonte: Helene, 1986 Helene (1986, p.1) afirma que a proteção da armadura depende das características do próprio concreto e de sua propriedade, porém, para que seja mantido o mesmo nível de proteção em diferentes concretos, há necessidade de diferentes cobrimentos. Por exemplo, em ambientes mais agressivos há necessidade de concretos menos porosos e cobrimentos maiores. Mas, nem sempre, quanto maior o cobrimento, mais eficaz ele será. O engenheiro projetista é responsável por especificar adequadamente o cobrimento de concreto para cada tipo de utilização na estrutura, em concordância com a norma brasileira vigente, e que este seja respeitado durante a execução. Como foram expostas anteriormente, quando o concreto não for adequado ou quando não cobre (ou cobre deficientemente) a armadura de maneira a não evitar a corrosão, as conseqüências podem ser progressivas. Das fissuras, as estruturas de concreto podem chegar ao colapso. Essas conseqüências podem ter sua origem na fase de projeto ou na fase de execução.

5.1 - Espaçadores utilizados para garantir o cobrimento das armaduras Segundo o item 8.1.5.5 da NBR 14931:2003 (ABNT), o cobrimento de concreto especificado para a armadura no projeto deve ser mantido por dispositivos adequados ou espaçadores e sempre se referindo à armadura mais exposta. Há permissão do uso de espaçadores de concreto ou argamassa (Figura 6a), desde que apresente a relação água-cimento menor ou igual a 0,50, e espaçadores plásticos (Figura 6b) ou metálicos, com as partes em contato com as formas revestidas com material plástico ou outro similar.

(a)

(b)

Figura 6 – Espaçadores de argamassa (a) e de plástico (b). Dentre os tipos de espaçadores, os mais utilizados nas obras são os de argamassa e os de plástico. Os espaçadores de argamassa possuem a vantagem de fácil produção, já que podem ser confeccionados na própria obra, além de serem econômicos, porém, em geral, são quebradiços. Já os espaçadores plásticos proporcionam grande aderência ao concreto, devido aos seus formatos, além de manter a estrutura uniforme, porém o custo deste tipo é maior, quando comparado ao de argamassa. Geralmente, quando a colocação dos espaçadores é mal executada, eles não desempenham sua função, que é garantir o posicionamento adequado das armaduras no momento da concretagem. Desta maneira, o cobrimento de concreto em certos pontos do elemento estrutural fica insuficiente, podendo gerar a corrosão das armaduras, como verificado na “Figura 7”.

Figura 7 – Corrosão de armaduras em uma viga, com cobrimento de concreto insuficiente.

6 – CRITÉRIOS ESPECIFICADOS PELA NORMA 6118:2003 Entre os novos tópicos da NBR 6118, publicada em 2003, que são relevantes para o trabalho em questão, estão a Garantia da qualidade e a Durabilidade. A qualidade de uma construção se refere à capacidade de atender às necessidades dos usuários nas condições de uso para as quais foram projetadas. Essas necessidades são atendidas quando forem satisfeitos os requisitos relativos à segurança, ao bom desempenho em serviço, à durabilidade, ao conforto visual, acústico, tátil e térmico, à higiene, à economia e outros. As estruturas de concreto devem atender aos requisitos mínimos de qualidade durante a sua construção e serviço, classificados, segundo a norma, em três grupos distintos: • • •

Capacidade resistente (Segurança à ruptura); Desempenho em serviço (Condições plenas de utilização); Durabilidade (Conservação da estrutura em condições adequadas de serviço durante sua vida útil).

A NBR 6118:2003 ainda impõe, no item 5.2.2, algumas condições ao projeto para atender aos requisitos de qualidade do mesmo. Em outro item (5.2.3.4), ela esclarece que para garantir a qualidade de execução de uma obra, com base em um determinado projeto, medidas preventivas devem ser tomadas desde o início do trabalho. Essas medidas devem englobar a discussão e aprovação das decisões tomadas, a distribuição dessas e outras informações pelos elementos pertinentes da equipe multidisciplinar e a programação coerente das atividades, respeitando as regras lógicas de procedência. Dentro da exigência de durabilidade, a mesma norma diz que as estruturas de concreto devem ser projetadas e construídas de modo que sob as condições ambientais previstas na época do projeto, e quando utilizadas conforme preconizado em projeto, conservem suas segurança, estabilidade e aptidão em serviço durante o período corresponde a sua vida útil. A vida útil de uma estrutura de concreto é referente ao tempo em que a mesma mantém suas características, desde que sejam atendidos os requisitos de uso e manutenções estabelecidos pelos responsáveis (projetista e construtor). Para garantir, ainda, a durabilidade das estruturas de concreto, é requerida a cooperação de todos os envolvidos na construção e utilização das mesmas, devendo no mínimo ser seguido o que estabelece a ABNT NBR 12655 (Concreto – Preparo, controle e recebimento). Dentre os critérios de projeto que a NBR 6118:2003 determina, visando a durabilidade, está a qualidade do concreto de cobrimento, principalmente quando se leva em conta a importância deste para o controle da corrosão do aço. Um dos objetivos principais dessa norma é proporcionar maior durabilidade para as estruturas de concreto aumentando as espessuras mínimas de cobrimento das armaduras. Para determinar o cobrimento mínimo de concreto é preciso conhecer o tipo de ambiente na qual a estrutura está inserida. A NBR 6118 de 1978 apenas estabelecia valores mínimos de cobrimentos para diversos tipos de concreto (revestidos com argamassa; aparentes; em contato com o solo; e em meio fortemente agressivo). Já com a revisão da norma, em 2003, os cobrimentos am a ser proporcionais à agressividade do meio ambiente, a qual é considerada pela mesma como a principal causa de deterioração de uma edificação ao longo do tempo e está relacionada às ações físicas e químicas que atuam nas estruturas de concreto. Enquanto a antiga norma exigia o cobrimento de armaduras entre 1,5 e 2 cm para estruturas expostas a intempéries,

a NBR 6118:2003 determina o uso de espessuras de 3 e 4cm nessas regiões. A agressividade ambiental deve ser classificada de acordo com a “Tabela 1”. Tabela 1 – Classes de agressividade ambiental

Fonte: NBR 6118:2003 Segundo Wexler (apud HELENE, 1986, p.17), entre os principais tipos de meio ambiente caracterizados através de tipos de atmosferas, onde se localizam a estrutura de concreto, estão: a atmosfera rural, urbana, marinha, industrial e viciada. Esses ambientes podem ser descritos a seguir: • Atmosfera rural: são regiões ao ar livre, distantes das fontes poluidoras de ar, com baixo teor de poluentes. Tem fraca ação agressiva às armaduras imersas no concreto e não há gases ácidos em quantidades suficientes para acelerarem o processo de carbonatação. • Atmosfera urbana: são regiões ao ar livre, dentro de centros populacionais maiores contendo, normalmente, impurezas, fuligem ácida e outros agentes agressivos, como o CO2. A umidade do ar é um fator importante porque afeta a velocidade da corrosão atmosférica. Contudo, a simples presença de água no ar não causa a corrosão, pois esta depende também da presença de contaminantes como, por exemplo, enxofre (SO2) e fuligem. • Atmosfera marinha: são regiões ao ar livre, sobre o mar e perto da costa, contendo elementos extremamente agressivos, tais como cloretos de sódio, de magnésio e, em certos casos, sulfatos. Esses agentes contribuem para a aceleração da corrosão das armaduras no concreto, até quando em pequenas proporções. Comparando essa atmosfera com a rural, pode-se dizer que a velocidade de corrosão na atmosfera marinha pode ser de 30 a 40 vezes superior à que ocorre na rural. • Atmosfera industrial: são regiões ao ar livre, em zonas industriais contaminadas por gases e cinzas. Contém gases ácidos que ajudam a reduzir a alcalinidade do concreto, destruindo a película ivadora do aço. Esse tipo de atmosfera pode acelerar de 60 a 80 vezes mais o processo de corrosão, quando comparada a situações equivalentes em atmosferas rurais. A ação danosa das atmosferas

industriais deve sempre ser considerada em conjunto com a umidade relativa da região, pois se não for atingida a umidade crítica, que para o aço, a 25°C, gira em torno de 65 a 85%, não haverá risco de corrosão acentuada. • Atmosfera viciada: são regiões em locais fechados onde a taxa de renovação do ar é baixa. Pode haver, nessas regiões, uma intensificação da concentração e até geração de gases agressivos às armaduras do concreto. O exemplo mais significativo é a ação do ácido sulfúrico, gerado em coletores e interceptadores de esgoto. A definição da classe de agressividade ambiental (CAA) é fundamental na concepção do projeto estrutural, pois além de influenciar na espessura mínima de cobrimento da armadura, influenciará nos valores mínimos de resistências características que devem ser respeitados e na máxima abertura de fissura permitida. Para tanto, nas especificações para o dimensionamento dos elementos estruturais, cabe destacar a relação água/cimento e resistência característica mínima (fck) do concreto utilizado na obra. Os requisitos mínimos permitidos pela norma para que atenda a qualidade do concreto de cobrimento estão expressos na “Tabela 2”, onde apresentam as relações A/C máximas issíveis e o fck mínimo do concreto, em MPa, exigido em função da agressividade do ambiente e do tipo de concreto (armado ou protendido). Tabela 2 – Correspondência entre classe de agressividade e qualidade do concreto

Fonte: NBR 6118:2003 O cobrimento das armaduras é definido em função das condições de exposição da estrutura e pode variar dependendo do tipo de elemento estrutural (laje, pilar ou viga). Ao indicar cobrimentos mínimos maiores do que os previstos na versão anterior da norma (NBR 6118:1978), a NBR-6118:2003 pressupõe que deve ser oferecida às armaduras uma proteção complementar, desde que sejam garantidas também a qualidade da concretagem, a distribuição equilibrada da armadura na estrutura e a execução desses cobrimentos. É necessário, para garantir o cobrimento mínimo das armaduras, que o projeto e a execução considerem o cobrimento nominal (Tabela 3), que é o cobrimento mínimo acrescido de uma tolerância de execução (∆c). A NBR 6118:2003 estabelece o valor de ∆c ≥ 10 mm para obras correntes. Porém, este valor pode ser reduzido há 5 mm quando houver um adequado controle de qualidade e rígidos limites de tolerância da variabilidade das medidas durante a execução, desde que a exigência desse controle seja explicita nos desenhos de projeto. Com essa medida, é permitida, então, a redução dos cobrimentos da “Tabela 3” em 5 mm.

Tabela 3 – Correspondência entre classe de agressividade ambiental e cobrimento nominal para ∆c = 10 mm

Fonte: NBR 6118:2003 Os cobrimentos nominais e mínimos referem-se sempre à superfície da armadura externa, em geral, à face externa do estribo. Especificado o valor do cobrimento nominal a ser respeitado no projeto, é importante verificar que a dimensão máxima do agregado graúdo utilizado no concreto não pode superar em 20% a espessura nominal do cobrimento (dmáx ≤ 1,2 cnom). E, ainda, a norma determina que o cobrimento nominal de uma determinada barra deve sempre ser: a) Cnom ≥ φ barra; b) Cnom ≥ φ feixe = φn = φ n; c) Cnom ≥ 0,5 φ bainha. 7 - ESTUDO DE CASO Na realização do trabalho, foram visitadas três obras da cidade Salvador. As obras correspondiam a edifícios residenciais e se encontravam na fase de execução. Os objetivos das visitas tinham o propósito de coletar dados, como: •

Os cobrimentos especificados em projetos e adotados nas obras para cada tipo de elemento estrutural;

•

A resistência característica do concreto (fck) e o fator água/cimento utilizados nas obras e especificados em projeto;

•

Os tipos de espaçadores utilizados nas obras para garantir o cobrimento das armaduras;

•

O traço executado e o fator água/cimento utilizado nos espaçadores de argamassa ou de concreto, quando da utilização destes na(s) obra(s);

•

Verificar se há realização ou não da cura dos espaçadores de argamassa ou de concreto, quando da utilização destes na(s) obra(s); e

•

Verificar em qual região da armadura são colocados os espaçadores.

O objetivo geral das visitas é analisar os procedimentos adotados nas obras para garantir o cobrimento especificado em projeto, verificando se os critérios adotados pela NBR 6118:2003, relacionados à durabilidade das estruturas de concreto armado, estão sendo atendidos. Vale ressaltar que a norma estabelece valores mínimos de exigência, porém o domínio dos estruturalistas, sobre a norma vigente, e o bom – senso dos mesmos, devem ser usados para definir os parâmetros adequados de projeto para cada tipo de estrutura. 7.1 – Descrição das obras As três obras visitadas serão assim nomeadas: Obra 1; Obra 2; Obra 3. Todas elas estão localizadas na cidade Salvador, com suas estruturas em concreto armado e suas características são: •

Obra 1 – edifício residencial, localizado na Av. Paralela (Alpha Ville), composto por 10 pavimentos tipo, 1 playground e 2 níveis de garagem (situados abaixo do nível da rua).

•

Obra 2 – edifício residencial, localizado no bairro Costa Azul, com 27 pavimentos tipo, 1 playground duplo e 3 níveis de garagem (situados abaixo do nível da rua).

•

Obra 3 – edifício residencial, localizado na Av. Paralela, composto por 14 pavimentos tipo, 1 playground e 2 níveis de garagem (situados abaixo do nível da rua).

7.2 – Parâmetros de projeto e execução utilizados nas obras 7.2.1 - Obra 1 Para a Obra 1, o projeto estrutural especificou para o concreto um fck = 25MPa e um fator água/cimento (A/C) ≤ 0,60. Com base nesses dados, seguindo a NBR 6118:2003, assim como analisando a localização da obra, embora não especificado em projeto, pode-se supor que o projetista adotou a classe de agressividade ambiental II para esta edificação. Quanto aos cobrimentos das armaduras, para as vigas e os pilares o projeto adotou cobrimentos de 3,0 cm. Já para as lajes, o cobrimento foi de 2,5 cm. Segundo os responsáveis da obra, o concreto recebido tinha as características impostas pelo projeto e as espessuras dos cobrimentos também foram atendidas durante a execução. Portanto, os cobrimentos, a resistência característica do concreto (fck) e o fator água/cimento do mesmo estão coerentes com a NBR 6118:2003. Os cobrimentos nas lajes foram garantidos com o uso de espaçadores plásticos, tipo “cadeirinha” da marca JERUEL, como mostrado na “Figura 8”. Os espaçadores de plásticos já vêm da fábrica com os cobrimentos conforme o pedido.

Figura 8 – Detalhe dos espaçadores plásticos, tipo “cadeirinha” nas lajes Em alguns casos, quando da falta do espaçador tipo “cadeirinha”, utilizavam nas lajes os espaçadores de argamassa (Figura 9), conhecidos na obra como “rapaduras”, confeccionados no próprio local. Os arames colocados nos espaçadores, para depois serem fixados nas armaduras, eram recozidos.

Figura 9 – Detalhe dos espaçadores de argamassa nas lajes O traço feito na obra para os espaçadores de argamassa era de 1:1,5 em volume, ou seja, 1 unidade de volume de cimento para 1 unidade e meia de volume de areia. A água foi dosada do momento da execução, de modo que o traço apresentou um fator A/C = 0,34. Valor este que se apresentou adequado com a norma vigente (NBR 14931:2003, item 8.1.5.5), que o maximiza em 0,5. Segundo os responsáveis da obra, a cura, inicialmente, não era realizada nesses espaçadores. Porém, por conta da falta de resistência, os espaçadores de argamassa estavam quebrando facilmente. A partir daí, resolveram fazer a cura, o que resultou em espaçadores mais resistentes. A cura era feita através da imersão dos espaçadores em um tonel cheio de água durante um período até que necessitassem dos mesmos na obra.

Para garantir o cobrimento nas vigas adotado em projeto, foram utilizados espaçadores plásticos circulares, da marca JERUEL, modelo “S” (Figura 10). Porém, assim como nas lajes, na falta destes na obra, utilizavam os espaçadores de argamassa, com o mesmo traço e fator A/C apresentados anteriormente.

Figura 10 – Detalhe dos espaçadores plásticos circulares na viga Nos pilares, os cobrimentos também foram obtidos pelos espaçadores plásticos circulares da marca JERUEL, como mostra a “Figura 11”. Somente este tipo de espaçador foi utilizado para garantir o cobrimento das armaduras nos pilares.

Figura 11 – Detalhe dos espaçadores plásticos circulares no pilar Pode-se perceber, pelas “Figuras 10 e 11”, que os espaçadores das vigas e dos pilares estavam sendo colocados nos estribos. Portanto, foi atendido o item 8.1.5.5 na NBR 14931:2003, onde estabelece que os cobrimentos devem ser mantidos pelos espaçadores sempre se referindo à armadura mais exposta.

7.2.2 – Obra 2 O projeto estrutural, da Obra 2, especificou um fck de 30 MPa para o concreto e um fator A/C ≤ 0,55. Com base nesses dados, na localização da obra e segundo os parâmetros estabelecidos pela NBR 6118:2003, será suposto, embora não fora especificada no projeto, uma classe de agressividade ambiental igual a III para esta edificação. Para todos os elementos estruturais (lajes, vigas e pilares), o projeto adotou um cobrimento de armaduras de 3,0 cm. Segundo os responsáveis da obra, todos os critérios de projeto foram atendidos durante a execução. Porém, para a NBR 6118, o cobrimento nas vigas e nos pilares se encontra insuficiente, uma vez que o cobrimento nominal deveria ser, no mínimo, 4 cm ou 3,5 cm, desde que seja feito um adequado controle de qualidade e rígidos limites de tolerância da variabilidade das medidas durante a execução e que este seja especificado em projeto. Os cobrimentos nas lajes e nas vigas foram garantidos por espaçadores de argamassa, feitos na própria obra, com arames recozidos. O traço realizado para este tipo de espaçador foi de 1:2 em massa, ou seja, 1 unidade de cimento para 2 unidades de areia. Depois de medida a quantidade de água de amassamento, verificou-se que o fator A/C correspondeu a 0,50, coerente com a NBR 14931:2003. A cura não era realizada nos espaçadores de argamassa. Nos pilares, foram utilizados espaçadores plásticos circulares, da marca COPLAS, modelo “C” (Figura 12). Este tipo de espaçador também pode ser utilizado, segundo o fabricante, em laterais de vigas, paredes e pré-moldados. Os espaçadores das vigas e dos pilares eram colocados nos estribos, condizendo com a norma brasileira vigente.

Figura 12 – Espaçador circular, modelo “C”, da marca COPLAS Fonte: www.coplas.com.br 7.2.3 – Obra 3 Para a Obra 3, o respectivo projeto estrutural especificou um fck de 25 MPa para o concreto e um fator A/C máximo de 0,60. Associando esses dados com a NBR 6118:2003 e com base na localização da obra, será suposto, apesar de não especificada em projeto, que o projetista estabeleceu a classe ambiental II para esta edificação. Referente aos elementos estruturais, o projeto adotou um cobrimento de armaduras de 3,0 cm para os pilares e as vigas, e 2,0 cm para as lajes. Porém, na execução destes elementos, foram utilizados cobrimentos de 5 mm a menos que o estabelecido pelo projetista, sendo que este não foi informado desta mudança. Essa atitude pode acarretar em problemas futuros, como a corrosão das armaduras por insuficiência de cobrimento de concreto.

Os cobrimentos de todos os elementos estruturais foram garantidos por espaçadores de argamassa, feitos na própria obra, com arames recozidos. O traço realizado foi de 1:2 em volume, ou seja, 1 unidade de volume de cimento para 2 unidades de volume de areia. Ao medir a água de amassamento, verificou-se um fator A/C de 0,5, considerando-o coerente com a NBR 14931:2003. A cura era feita nos espaçadores por cerca de dois a três dias, variando a depender da necessidade de utilizá-los. A colocação dos mesmos era sempre na armadura mais exposta, assim como exige a norma brasileira vigente.

8 – CONSIDERAÇÕES FINAIS A falta de durabilidade das estruturas de concreto, devido à corrosão do aço, está associada, em grande parte, pela proteção inadequada das armaduras, uma vez que a camada de cobrimento é insuficiente ou apresenta má qualidade. Essa deficiência é causada, em geral, pelo conhecimento escasso do tipo de ambiente na qual se encontra a estrutura, pelas especificações em projeto de forma inadequada e pela má execução das construções. Portanto, um cobrimento de concreto mal especificado ou mal executado, pode ter conseqüências desastrosas. Além de prejudicar diretamente a durabilidade das estruturas, essas conseqüências podem gerar altos gastos em reparos das edificações. Apesar da inclusão da tabela das classes de agressividade do meio ambiente ter sido um avanço do ponto de vista da durabilidade, não há um valor determinístico para a agressividade. Com isso, e com base no que foi observado durante as visitas às obras, conclui-se que os critérios de projeto dependem da capacidade que os estruturalistas possuem em escolher aquilo que é mais adequado à obra nas situações em que ela se apresenta, de acordo com as exigências das normas técnicas. Vale ressaltar que estudos referentes ao tema devem persistir por se tratar de um assunto que envolve um dos materiais de construção mais utilizado, atualmente, pelo homem. Foram analisados apenas alguns fatores que interferem na durabilidade das estruturas, porém diversos outros são importantes, tanto quanto estes, para serem avaliados.

REFERÊNCIAS ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6118: Projeto de estruturas de concreto – Procedimento. Rio de Janeiro, 2003. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 12655: Concreto – Preparo, controle e recebimento. Rio de Janeiro, 1996. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 14931: Execução de estruturas de concreto – Procedimento. Rio de Janeiro, 2004. DUGATTO, F. L. Corrosão de armaduras em concreto – estudo de caso. Monografia (Bacharel em Engenharia Civil) – União Dinâmica de Faculdades Cataratas, Foz do Iguaçu, 2006. HELENE, P. R. L. Corrosão em armaduras para concreto armado. São Paulo: Pini, 1986. NEVILLE, A. M. Propriedades do concreto; tradução Salvador E. Giammusso. 2ª Ed. São Paulo: Pini, 1997. VILASBOAS, J. M. L. Durabilidade das edificações de concreto armado em Salvador – uma contribuição para a implantação da NBR 6118:2003. Dissertação (Mestrado em Gerenciamento e Tecnologia Ambiental no Processo Produtivo) – Escola Politécnica da Universidade Federal da Bahia, Salvador, 2004.