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Ataque por sulfatos em estruturas de concretoTRABALHO DE MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO CIVIL 1
A LEXA ND RE MA RINI A ND RÉ V INIC IUS D E MORA ES
CAIO PANACIONI GABRIEL BERNARDINI
MA RCOS BROCA D O MA RINA SÓCIO NISSEL
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INTRODUÇÃO*O concreto do cimento Portland deve ser capaz de desempenhar, adequadamente, as funções prescritas em projeto. A sua durabilidade em serviço é determinada pela capacidade da estrutura de resistir a quaisquer processos de deterioração.
*Quando exposto a determinadas condições, o concreto pode ter a vida útil de sua estrutura comprometida caso não sejam tomadas medidas adequadas para prevenir ou reduzir o risco potencial de deterioração.
*A deterioração do concreto, na prática, ocorre por fenômenos físico-químicos que, normalmente, tem origens diversas.
*Entre os agentes químicos mais agressivos ao material estão os sulfatos, também conhecidos como óxidos sulfúricos, que normalmente encontram-se diluídos na água, o que torna os concretos destinados a obras marítimas, subterrâneas ou de condução de rejeitos industriais e esgotos os mais vulneráveis a esses ataques.
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INTRODUÇÃO
Degradação de uma manilha de betão por ataque de sulfatos.http://www.deecc.ufc.br/Download/TB819_Patologia_e_Recuperacao_de_Estruturas_de_Concreto/ATAKSulfato.pdf
Expansão por ataque de sulfatos.http://www.construmatica.com/construpedia/Durabilidad_de_los_Morteros_de_Revestimiento
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ATAQUE POR SULFATO
http://www.cgti.org.br/publicacoes/wp-content/uploads/2016/01/Investiga%C3%A7%C3%A3o-da-expans%C3%A3o-em-laborat%C3%B3rio-de-concretos-contendo-agregados-com-sulfetos.pdf
Principais fatores intervenientes: • concentração de íons sulfato (SO4 2-), liberados com a oxidação dos sulfetos; • concentrações de íons Ca2+, OH- e Al(OH)4 - ; • pH do concreto
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TIPOS DE ATAQUESQUANTO AO REAGENTE QUÍMICO
•Sulfato de cálcio
•Sulfato de sódio
•Sulfato de Magnésio
QUANTO FORMA DO ATAQUE
• Ataque clássico
• Ataque interno
• Ataque com formação de Taumasita
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TIPOS DE ATAQUES QUANTO AO REAGENTE QUIMICO
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TIPOS DE ATAQUE QUANTO A FORMA DE ATAQUE• Ataque clássico:
◦ Reação com o monosulfato formando estringita e gesso.
• Ataque interno:
◦ Formação de estringita secundária(FES).
◦ Normalmente Associado à cura a vapor.
• Ataque com formação de taumazita:
◦ C-S-H do cimento é atacado.
◦ Ambientes frios(5º a 15ºC) e úmidos.
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SULFATO NO SOLO•São considerados suspeitos de serem solos agressivos os de coloração cinza e negra, principalmente se apresentarem manchas de ferrugem vermelho-castanho.
•Os solos com sulfatos aparecem principalmente em formações de mineração do período jurássico da era terciária, cujas sedimentações apresentam anidrita e gesso.
•Os sulfatos mais facilmente solúveis encontram-se em solos vizinhas a minas de sal.
•Solos pantanosos e lamaçais contêm varias substâncias que atacam o concreto, sendo entre elas: sulfatos, ácidos orgânicos e sulfetos de ferro.
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SULFATO NOS AGREGADOS•Elementos mais prejudiciais nos agregados: sulfetos de ferro e gipsita.
•Sulfetos de ferros em agregados; pirita (FeS2), pirrotita (Fe1-xS), marcasita (FeS2), calcopirita (CuFeS2), arsenopirita (FeAsS), esfalerita (ZnS) e galena (PbS).
•Os Sulfetos presentes nos agregados liberaram íons Sulfato após sofrerem oxidação. Esses íons podem desencadear o ataque interno por sulfatos. Quando os íons de sulfato reagem com o concreto hidratado, originam produtos capazes de expandir/reduzir o concreto.
Maciço rochoso contendo pirita, pirrotita e calcopirita.http://www.cgti.org.br/publicacoes/wp-content/uploads/2016/01/Investiga%C3%A7%C3%A3o-da-expans%C3%A3o-em-laborat%C3%B3rio-de-concretos-contendo-agregados-com-sulfetos.pdf
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SULFATO NOS AGREGADOS
Bloco de concreto extraído da barragem de Graus revelando manifestações patológicas típicas do fenômeno de alteração dos sulfetos de ferro: manchas de ferrugem e fissuração superficial.
http://www.cgti.org.br/publicacoes/wp-content/uploads/2016/01/Investiga%C3%A7%C3%A3o-da-expans%C3%A3o-em-laborat%C3%B3rio-de-concretos-contendo-agregados-com-sulfetos.pdf
Cristais de gipsita que se formaram devido alteração do sulfeto de ferro (pirrotita) contido nos agregados.
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EMISSÕES NATURAIS
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*O ataque se intensifica nas zonas de oscilação de nível, com variação nas condições de saturação, ocasionando a cristalização cíclica de sais nos poros, aumentando assim a agressão.
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EMISSÕES ANTROPOGÊNICAS•A forma mais estável e difundida dos compostos de enxofre é o íon sulfato
•O enxofre é utilizado na fabricação de pólvora, fungicidas, fertilizantes, ácido sulfúrico e na vulcanização de borracha. Ele é também usado na indústria farmacêutica, na indústria do papel e na constituição de sabão em pó.
•Águas residuárias industriais: Concentração de sulfatos na faixa de 180.000 a 284.000 mg/L.
•Esgoto Sanitário: partindo de 50 amostras, a faixa da concentração de sulfatos varia de 10 a 31 mg/L. (Sarti et al (2008)).
•Os níveis de ataque ao concreto variam de acordo o ambiente das estações de tratamento de água e efluentes. Ataque pode ser proveniente dos próprios produtos químicos usados rotineiramente no tratamento.
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OBRAS AFETADAS PELO ATAQUE POR SULFATO
Falhas de Concretagem
•Peças estruturais com patologias resultantes defalhas de concretagem;
•Vibração ineficiente resulta em aumento daporosidade do concreto, facilitando a entrada deagentes agressivos;
•Caminho aberto para ataque por sulfatos ecloretos.
http://cursos.unisanta.br/civil/arquivos/PRINCIPAIS-CAUSAS-DAS-PATOLOGIAS-CONCRETO.pptx
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OBRAS AFETADAS PELO ATAQUE POR SULFATO
Galeria de Águas Pluviais
•Ataque biológico em ambiente compresença de sulfatos;
•Produção de ácido sulfídrico por bactériasanaeróbicas;
•Conversão em ácido sulfúrico porbactérias anaeróbicas, sendo esse umproduto agressivo que provoca adegradação do concreto.
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OBRAS AFETADAS PELO ATAQUE POR SULFATO
Regiões de Maré
•Sais vindos do mar por ação de ondas,maré e/ou transporte pelo ar;
•Expansão, fissuração e degradação doconcreto devido a ação de sulfatos;
•Lixiviação e posterior corrosão dearmaduras pela ação de cloretos;
•Velocidade de corrosão de 30 a 40 vezessuperior à atmosfera rural.
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OBRAS AFETADAS PELO ATAQUE POR SULFATO
Ataques em polos industriais
•Cobrimento inadequado do concretoexpõe a armadura a produtos químicosusados para branquear tecidos emindústria textil.
•Ocorre exposição dos agregados pelalixiviação da pasta de cimento.
•Velocidade de corrosão até 80 vezes maiordo que em meio rural.
http://cursos.unisanta.br/civil/arquivos/PRINCIPAIS-CAUSAS-DAS-PATOLOGIAS-CONCRETO.pptx
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ETAPAS DO DIAGNÓSTICO•Vistoria preliminar;
•Anamnese;
•Levantamento documental;
•Vistoria detalhada;
•Ensaios;
•Conclusão - Compilação dos dados, análise criteriosa e parecer final. Equipemultidisciplinar para realizar a análise e o parecer.
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TENDÊNCIAS EM REPAROS E RECUPERAÇÃO•Pontes, túneis, viadutos, estruturas portuárias e off shore técnica deproteção catódica, e reabilitação de estruturas que estão passando porprocesso de Corrosão;
•No setor de infraestrutura e industrial revestimentos uretânicos e poliuréia einibidores de corrosão que agem por migração;
•Na recuperação a repassivação eletroquímica das armaduras: extraçãoeletroquímica de cloretos e a proteção catódica com zinco termoprojetado.
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MEDIDAS PREVENTIVAS•Aditivos para concreto: aumentam a durabilidade – reduzindo o efeito de ataque porsulfatos.
•Escoria granulada de alto forno – torna a pasta endurecida mais resistente ao ataquepor sulfatos.
•Polímeros minimizam a permeabilidade do concreto do cimento Portland. Interessantequando se procura maior durabilidade. Os polímeros minimizam o ataque por ácidos esulfatos.
•Sulfatos (SO 4--) podem existir em: solos (gipsita), em efluentes industriais, emprodutos para a agricultura (sulfato de amônia) e na água do mar. Portanto éimportante um extremo cuidado com o meio em que o concreto estará exposto.
•Ataque pela água do mar contribui para expansão, fissuração e desagregação doconcreto devido à ação dos sulfatos, além de lixiviação e corrosão de armaduras pelaação de cloretos. Por isso em regiões próximas ao mar, é necessário um cuidado maiorna dosagem e características como permeabilidade do concreto.
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MEDIDAS PREVETIVAS•Cimento Portland CP (RS) - (Resistente a sulfatos - NBR 5737)
•Cimentos - CP I, II entre 60% e 70% de escória granulada de alto-forno, III, IV ou V -ARIpodem ser resistentes aos sulfatos, atendendo pelo menos uma das condições:
Teor de C 3A do clínquer e teor de adições carbonáticas de no máximo 8% e 5% emmassa, respectivamente;
Cimentos do tipo alto-forno que contiverem entre 60% e 70% de escória granulada dealto-forno em massa;
Cimentos do tipo pozolânico que contiverem entre 25% e 40% de material pozolânico,em massa;
Cimentos com antecedentes de resultados de ensaios de longa duração ou de obrasque comprovem resistência aos sulfatos.
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REFERÊNCIASKULISCH,D Ataque por sulfatos em estruturas de concreto, Curitiba,2011. Trabalho de conclusão de Curso-Universidade Federal do Paraná
Coutinho,J.S Ataque por Sulfatos, Porto,2001. Artigo- Faculdade de Engenharia do Porto,
Thomaz, C.S, Ataque de Sulfato ao Concreto de Cimento Portland, notas de aula
http://www.scielo.br/pdf/ce/v61n358/0366-6913-ce-61-358-00168.pdf
http://www.cgti.org.br/publicacoes/wp-content/uploads/2016/01/Investiga%C3%A7%C3%A3o-da-expans%C3%A3o-em-laborat%C3%B3rio-de-concretos-contendo-agregados-com-sulfetos.pdf
http://www.deecc.ufc.br/Download/TB819_Patologia_e_Recuperacao_de_Estruturas_de_Concreto/ATAKSulfato.pdf
http://www.cgti.org.br/publicacoes/wp-content/uploads/2016/01/Investiga%C3%A7%C3%A3o-da-expans%C3%A3o-em-laborat%C3%B3rio-de-concretos-contendo-agregados-com-sulfetos.pdf