O PROCESSO DE CORROSÃO DO CONCRETO

CENTRO UNIVERSITÁRIO DE JOÃO PESSOA

BACHARELADO EM ENGENHARIA CIVIL

ANA PAULA ALVES BORGES

GABRIEL FERREIRA DE CARVALHO

LUKAS MORENO DE AZEVEDO

NATHÁLIA DE SOUSA LIMA AMORIM

RAFAEL FORMIGA DA SILVA

PROCESSO DE CORROSÃO DO CONCRETO

João Pessoa – PB

2017.2

1. INTRODUÇÃO

O concreto como material de construção possui uma enorme versatilidade. Além de possuir um processo de fabricação simples, possibilitando uma variabilidade de formas e uma boa durabilidade, seus compostos básicos são encontrados facilmente em qualquer parte do mundo. Estes aspectos fazem com que o concreto seja o material de construção mais utilizado na indústria. No entanto, por possuir baixa resistência à tração faz-se necessário a incorporação do aço ao sistema, dando origem ao material conhecido como concreto armado.

A corrosão nas armaduras de concreto armado é um fenômeno eletroquímico, pois ocorre na presença de água, íons e oxigênio. Ao imergir o aço no concreto, se tem todas as condições necessárias para que processos corrosivos ocorram caso não sejam controlados adequadamente. O processo de corrosão ainda pode ser acelerado por uma séria de fatores como: espessura do recobrimento permeabilidade do concreto, resistividade elétrica, tipo de cimento e brita utilizada, e o ambiente em que a estrutura se encontra. A tabela a seguir exemplifica as principais diferenças entre as formas de corrosão:

Figura 1 - Principais diferenças entre corrosão eletroquímica e química

[pic 1]

Fonte: Google Imagens

Para que a corrosão eletroquímica se manifeste nas armaduras do concreto, precisa-se de uma diferença de potencial e de pelo menos um eletrólito e o oxigênio dissolvido no mesmo. As reações a seguir caracterizam a corrosão do ferro no concreto armado:

2H2O + O2 +4e- → 4 OH- (Reação Catódica)

2Fe → 2 Fe2+ + 4e- (Reação Anódica)

Fe2+ + 2OH-→ 2Fe(OH)2

        Outra forma de corrosão do concreto é através da carbonatação, processo em que uma reação química afeta o pH do material e pode reduzir a durabilidade da estrutura. O concreto quando exposto à alta concentração de gás carbônico (CO2), sofre diluição na sua estrutura e forma o composto chamado ácido carbônico (H2CO3), que por sua vez reage com alguns componentes do cimento e resulta em carbonato de cálcio (CaCO3).

Ca(OH)2   + CO2   →  CaCO3 + H2O

O concreto possui pH entre 12.5 e 13.5, no entanto durante a formação do carbonato de cálcio seu pH é reduzido para aproximadamente 8.5 e a carbonatação é finalizada.

Figura 2 - Carbonatação do Concreto

[pic 2]

Fonte: Google Imagens

        Este trabalho tem como o objetivo analisar e demonstrar a aplicabilidade da química na corrosão do concreto, que será abordada através da sua estrutura atômica, suas ligações químicas, do cálculo da quantidade de substâncias envolvidas em sua reação, sua nomenclatura, sua troca de energia e sua velocidade envolvidas através da termoquímica e da cinética.

1. APLICAÇÃO DA QUÍMICA NA ENGENHARIA

1. Estrutura Atômica e Tabela Periódica (propriedades)

Dentre as equações citadas acima os principais elementos que compõem a formação de ferrugem são ferro, oxigênio e hidrogênio. No qual através de reações entre os elementos forma-se o Fe(OH)2 (Hidróxido de Ferro), os reagentes dessa formula em seu estado natural, ou seja, quando é encontrado em sua forma pura na natureza, tem a seguinte composição atómica:

• Ferro: com 26 prótons; 56 massa atómica e 30 nêutrons
• Oxigênio: com 8 prótons; 16 massa atómica e 8 nêutrons
• Hidrogênio: com 1 próton; 1 massa atómica e 0 nêutrons

Na formação da ferrugem o átomo de ferro perde elétrons tornando-se o Fe2+   um Cátion, e com a carga elétrica que ele liberou no eletrólito entra em contato com a molécula de agua e de oxigênio formando assim uma molécula de OH- (hidroxila) sendo a mesma um ânion, pois recebe os elétrons cedidos pelo átomo de ferro.

1. Ligações Químicas (propriedades químicas)

As ligações presentes no processo de corrosão do concreto armado, que também pode ser chamada de Reação Anódica, são basicamente definidas em três etapas, a princípio na reação o Ferro (Fe) perde elétrons e se transforma no Íon Ferro (Fe2+), essa reação é caracterizada pela seguinte equação:

Fe → Fe2+ + 2e-

Então os elétrons que foram liberados fluem pelo ferro, sendo ele o próprio condutor, e casso haja a presença de Oxigênio e Água mais uma reação ocorrerá:

H2O + O2 + 2e- → 2OH- 

Com isso haverá a liberação da hidroxila (OH-) e utilizando a Água presente entre o concreto e o aço como eletrólito se faz a ligação do íon da hidroxila (OH-) com o íon de Ferro (Fe2+) forma assim o Fe(OH)2 (Hidróxido de Ferro), representado pela equação:

Fe2+ + 2OH-  → Fe(OH)2

 Dessa maneira, fazendo com que ocorra a corrosão do aço e consequentemente do concreto armado.

1. Estequiometria

A Estequiometria é o cálculo da quantidade das substâncias em uma reação química. Os elementos reagem entre si originando produtos em proporções específicas. Sendo possível, assim, calcular quanto de produto será formado. Obedecendo as chamadas leis ponderais, como a lei da conservação da massa, que a massa total dos reagentes é igual a massa total dos produtos, num sistema fechado; e a lei das proporções constantes, em que os elementos possuem proporção em massa constante na sua composição.