Patologias e Durabilidade em Estruturas de Concreto

1. Patologias Geradas na Etapa de Evolução da Estrutura

Todas as obras devem começar com todos os projetos prontos e atualizados. As adaptações feitas em projetos existentes também contribuem para a incidência de patologias.

2. Na execução, podem ocorrer falhas de diversas naturezas como:

• Capacitação profissional;
• Inexistência de controle de qualidade;
• Má qualidade de materiais e componentes;
• Responsabilidade técnica;
• Sabotagem.

3. Falta de Capacitação Acarreta:

• Falta de prumo;
• Problemas de esquadro e alinhamento;
• Desnivelamento de piso;
• Falta de cimento;
• Erro de dosagem em concretos e argamassas.

4. Patologias Geradas na Etapa de Utilização da Estrutura

Os problemas patológicos ocasionados por uso inadequado podem ser evitados informando o usuário sobre as possibilidades e as limitações da obra.

5. Edifícios em Alvenaria Estrutural

O morador (usuário) deve ser informado sobre quais são as paredes portantes, de forma que não venha a fazer obras de demolição ou de abertura de vãos (portas ou janelas) sem a prévia consulta do engenheiro projetista ou executor.

Os problemas patológicos ocasionados por manutenção inadequada têm sua origem no desconhecimento técnico, na incompetência, no desleixo ou em problemas econômicos.

6. Causas das Deteriorações de Estruturas

Causas Intrínsecas: Inerentes às próprias estruturas, ou seja, com origem nos materiais e peças estruturais durante as fases de execução e/ou utilização das obras.

7. Falhas Humanas Durante a Construção

Deficiência de Concretagem: Transporte, lançamento, juntas de concretagem, adensamento e cura.

8. Patologia das Edificações

Qual o tempo durante o qual se deseja que a estrutura venha a ter desempenho satisfatório, quanto às funções para as quais foi concebida, com custos de manutenção compensadores?

9. Agentes Naturais

Fatores atmosféricos, biológicos, químicos, incêndio e recalques de terreno.

10. Manifestações Patológicas

• Utilização dos materiais em seus estados limites últimos;
• Deficiência dos processos de projeto, planejamento e controle na construção civil;
• Intensa pressão econômica, social e política;
• Baixa qualificação de mão de obra.

11. Vida Útil

Entende-se como o período durante o qual as suas propriedades permanecem acima dos limites mínimos especificados. É fundamental o conhecimento da vida útil e da curva de deterioração de cada material ou estrutura.

12. Durabilidade de Estruturas de Concreto

Em termos de durabilidade das estruturas de concreto, a palavra-chave é a água. A relação da quantidade de água no concreto com os outros elementos é o que irá reger as características como densidade, compacidade, porosidade, permeabilidade, capilaridade e fissuração, além da resistência mecânica. Outro dado importante é o meio no qual estão inseridas as estruturas de concreto, ou seja, a agressividade ambiental.

13. O Conceito de Manutenção

Um programa de manutenção implica na definição de metodologias adequadas de operação, controle e execução da obra, e na análise custo-benefício desta manutenção. Em termos de manutenção, fica clara a corresponsabilidade do proprietário, pois deverá sempre estar disposto a suportar o custo com o sistema de manutenção concebido pelos projetistas, que deverá ser respeitado pelo construtor.

14. Patologias Geradas na Fase de Concepção da Estrutura (Projeto)

As falhas podem se originar durante o estudo preliminar, no lançamento da estrutura, na execução do anteprojeto ou durante a elaboração do projeto executivo.

15. Falhas Humanas Durante a Construção

Transporte do concreto, lançamento do concreto, juntas de concretagem, adensamento do concreto e cura do concreto.

16. Transporte do Concreto

Principais cuidados:

• Rapidez do processo, para que o concreto não seque nem perca a trabalhabilidade;
• Não se deve provocar grandes intervalos entre uma camada de concreto e a anterior;
• Os meios de transporte não devem causar segregação, nem permitir perda de argamassa ou pasta de cimento, nem promover a segregação entre os agregados.

17. Lançamento do Concreto

Um lançamento malfeito pode causar deslocamento das armaduras, separação entre agregados e acúmulo de água exsudada.

18. Juntas de Concretagem

Sempre devemos escolher a posição da junta de concretagem. Sendo as mesmas inevitáveis, devemos observar três fatores: durabilidade, resistência e estética.

19. Adensamento

Se não for executado um bom adensamento, podem ocorrer vazios na massa (bicheiras) e irregularidades na superfície, entre outros problemas.

20. Cura

Depois da pega, o concreto continua a ganhar resistência, desde que não falte água para garantir a continuidade das reações de hidratação. Uma cura inadequada aumenta as deformações específicas e a retração. A cura está ligada diretamente à resistência e à durabilidade da estrutura. Quanto maior for o tempo de cura, melhores serão as características como a tensão de ruptura, impermeabilidade e a resistência ao desgaste.

Tipos de cura: Química, aspersão com água, areia, serragem, plástico ou estopa.

21. Inadequação de Escoramento e Formas

Falhas construtivas mais comuns:

• Falta de limpeza e aplicação de desmoldante;
• Insuficiência de estanqueidade das formas;
• Retirada prematura das formas;
• Remoção incorreta de escoramento.

22. Deficiência nas Armaduras

Deficiências apresentadas com maior frequência:

• Má interpretação dos elementos de projeto (erro de posicionamento, troca de armaduras entre peças);
• Insuficiência de armaduras (irresponsabilidade ou incompetência);
• Mau posicionamento da armadura e deslocamento das barras de suas posições originais;
• Cobrimento insuficiente;
• Dobramento das barras fora da norma;
• Deficiência na ancoragem;
• Deficiência nas emendas.

23. Utilização Incorreta de Materiais de Construção

• Utilização de concreto com FCK inferior ao especificado (encomenda errada ou erro no fornecimento);
• Utilização de aço com características diferentes das especificadas (CA-50/60, bitolas);
• Utilização de agregados reativos;
• Utilização inadequada de aditivos;
• Dosagem inadequada do concreto, seja por erro de cálculo ou utilização incorreta de agregados, tipos de cimento ou de água.

24. Causas Naturais

Entende-se por causas naturais aquelas inerentes ao próprio material, não resultando de falhas humanas ou de equipamento; ou seja, o concreto não é perfeito. Envolvem porosidade, relação água/cimento e cura.

• Estrutura porosa do concreto: A impermeabilidade do concreto deve ser a primeira linha de defesa contra qualquer processo físico-químico de deterioração.

25. Causas Químicas

As reações químicas podem ser positivas, contribuindo para o aumento da resistência e para a homogeneidade do concreto, ou negativas, de origem expansiva, que anulam a coesão do material.

• Reações Álcalis-Agregado: Interação entre a sílica reativa de alguns agregados e os íons álcalis presentes nos cimentos.
• Álcalis-Dolomítica: Cristais de calcário dolomítico em solução de hidróxido de sódio (cimento).
• Ettringita: Interação entre rochas caulinizadas ou feldspatos cálcio-sódicos (alumina) e os íons sulfatos do cimento.
• Expansibilidades: Certos constituintes do cimento, como o óxido de magnésio, podem ser expansivos quando se hidratam de forma muito lenta após a pega do concreto.
• Presença de Cloretos: Podem ser adicionados involuntariamente por aditivos aceleradores, água contaminada ou limpeza realizada com ácido muriático.
• Presença de Ácidos no Concreto: Ácidos inorgânicos (clorídrico, sulfídrico, nítrico, etc.) ou orgânicos encontrados na terra (acético, lático, etc.). A ação do íon hidrogênio causa deterioração do concreto.
• Elevação da Temperatura Interna: As reações do cimento com a água são exotérmicas e podem causar fissuras internas em peças de grandes dimensões.

26. Causas Extrínsecas

Atacam as estruturas de fora para dentro, comprometendo a segurança e a durabilidade.

• Patologias na fase de projeto: 1) Modelização inadequada; 2) Má avaliação das cargas; 3) Detalhamento insuficiente ou errado; 4) Ambiente inadequado; 5) Incorreção na relação solo/estrutura; 6) Incorreção nas juntas de dilatação.

Modelização Inadequada: Erros comuns no condicionamento de engastamento total ou parcial. O conhecimento das inércias e deformações evita flechas excessivas e vibrações elevadas.

Má Avaliação das Cargas: Consideração de cargas gravitacionais (peso próprio), variáveis (utilização) e acidentais (choques, explosões).

Detalhamento Errado ou Insuficiente: Compromete a resistência e durabilidade. O projeto arquitetônico também é responsável por estruturas potencialmente degradadas.

Incorreção na Relação Solo-Estrutura: É fundamental conhecer o solo. A falta de sondagens ou interpretação errada leva a equívocos no tipo de fundação.

Incorreção nas Juntas de Dilatação: A ausência ou falta de vedação permite a passagem de água, causando ataque às armaduras, desplacamento e infiltrações.

Falhas Humanas na Utilização: Alteração de estruturas, sobrecargas exageradas e alterações das condições do terreno.

Ações Mecânicas: Choques de veículos e acidentes (incêndios/sismos).

Incêndios: Altas temperaturas causam perda significativa de resistência e expansão térmica diferenciada entre concreto e aço, prejudicando a aderência e desagregando o concreto.

Ações Físicas: Variação de temperatura (gradiente térmico), insolação e movimentos em interfaces de materiais diferentes.

Ações Químicas e Biológicas: Águas agressivas, gases, crescimento de vegetais, conchas, cupins e formigas.

27. Corrosão das Armaduras

Deterioração por ação química ou eletroquímica do meio ambiente. No aço imerso, caracteriza-se pela destruição da película passivante.

Escala de pH no Concreto:

• [H+] < [OH-] → pH > 7 (Básico)
• [H+] = [OH-] → pH = 7 (Neutro)
• [H+] > [OH-] → pH < 7 (Ácido)

O pH interno do concreto situa-se entre 12,5 e 14. Sempre que o pH for maior que 9, ocorrerá a criação da película passivante.

28. Mecanismos que Geram Corrosão

• Corrosão por Tensão Fraturante: Em aços submetidos a grandes esforços (protensão).
• Corrosão por Pite: Pequenos furos ou "poços" no aço.
• Localizada: Ação de íons cloretos com umidade e oxigênio.
• Generalizada: Redução do pH para valores inferiores a 9 pela ação do CO2 (carbonatação).

O processo é eletroquímico, com geração de corrente elétrica do ânodo para o cátodo. A corrosão resulta em hidróxido ferroso (amarelo) e hidróxido férrico (vermelho), formando a ferrugem.

29. Condições para a Corrosão

A corrosão ocorrerá se o pH for menor que 9, houver presença de ar e água, e os agentes atingirem a armadura. Não ocorre em concretos totalmente secos (falta eletrólito) ou totalmente saturados (falta oxigênio).

30. Carbonatação do Concreto

Resulta da ação do CO2 sobre o cimento hidratado, formando carbonato de cálcio e reduzindo o pH. Se restrita ao cobrimento, aumenta a resistência mecânica, mas se atingir a armadura, quebra a proteção e inicia a corrosão.

31. Desagregação do Concreto

Separação física de placas ou fatias de concreto. Pode ser causada por movimentação de fôrmas ou corrosão química da pasta de cimento.

32. Tipos de Corrosão do Concreto

• Corrosão por lixiviação;
• Corrosão química por reação iônica;
• Corrosão por expansão.

33. Corrosão por Lixiviação

Dissolução do hidróxido de cálcio por águas ácidas. Aumenta a porosidade e pode levar à desintegração do material com formação de estalactites.

34. Corrosão Química por Reação Iônica

Reação de substâncias do meio com componentes do concreto, formando compostos solúveis ou sem poder aglomerante. Íons principais: Amônio, Cloro e Nitrato.

35. Corrosão por Expansão

Reação de sulfatos (de águas industriais ou do mar) com o cimento, gerando aumento de volume e desagregação. Deve ser interrompida no início para evitar o colapso da estrutura.

36. Desgaste do Concreto

Causado por atrito, abrasão (ar, água, veículos) e percussão. A intensidade da erosão depende da qualidade do concreto e da natureza das partículas abrasivas.