Patologia Nas Construções.

UNIVERSIDADE NOVE DE JULHO

UNINOVE

PROJETO INTEGRADOR

PATOLOGIAS DA CONSTRUÇÃO CIVIL

Trabalho sobre Patologias das Construções Civil em Estruturas de Concreto Armado, apresentado a Banca Examinadora do Departamento de Exatas, do Curso de Engenharia Civil da Universidade Nove de Julho, como parte da Avaliação de Conclusão do 8º Período do Curso de Engenharia Civil. Orientador Professor Rafael Carneiro.

SÃO PAULO – JUNHO 2014

Bacharelando:

Tomé Sudário G. F. dos Santos RA: 412110206

Introdução

Neste trabalho, abordam-se de maneira geral, as múltiplas causas de formação de fissura e corrosão em estrutura de concreto armado, procura-se analisar também, os caminhos que levam a formação de fissura e corrosão, bem como a indicação de alguns elementos necessários para preveni-las. Apresentam-se alguns elementos que contribuem para a presença das fissura e da corrosão e modelos utilizados na recuperação de elementos estruturais com tais patologias.

Este estudo de caso refere-se a uma residência localizada na cidade de Vitória de Santo Antão, no Estado dee Pernambuco.

RELAÇÃO SINTOMA X CAUSA

O professor Élvio, ensina que é a partir dos sintomas que se inicia todo o processo de averiguação das causas e origem do fenômeno patológico, fundamental para o correto diagnóstico. O ideal, diz, é que as patologias do concreto armado sejam evitadas ou, então, tratadas para que não ocorra perda da estrutura ou de peças estruturais. “Nos últimos anos as normas vêm incorporando essas medidas mais intensamente, critérios de durabilidade, que se fundamentam predominantemente nos mecanismos de deterioração do concreto (expansão e corrosão) e do aço (corrosão)”, observa, lembrando que tais critérios somados às demais recomendações para projeto e execução das estruturas constituem as principais medidas da profilaxia.

A fase mais importante desse processo é a do diagnóstico que, se for equivocado, implicará intervenções inócuas, dificultando estudos futuros, além do inútil gasto de dinheiro. Nas fases iniciais do estudo será preciso trabalhar com hipóteses, verificando sua veracidade. “Na realidade, nunca há certeza, mas sim redução no número de dúvidas. A eficácia do tratamento ou da solução só poderá ser confirmada pela resposta satisfatória da estrutura ao tratamento”, explica o professor.

SINAIS DE ALERTA

Segundo o professor, para identificar as causas das patologias do concreto é preciso observar suas manifestações que ocorrem normalmente nas partes externas das estruturas. No entanto, existem partes externas que não são normalmente visualizadas, como as total ou parcialmente enterradas (fundações, arrimos, piscinas); as faces internas das juntas de dilatação; e as do interior de galerias e reservatórios. “Nesses locais, os chamados danos ocultos só são detectados se forem programadas e executadas inspeções específicas”, afirma e alerta, ‘fique de olho’.

Ainda segundo o professor, as manifestações a seguir podem indicar a existência de patologias do concreto:

 Fissuras e Trincas

 Desagregação

 Erosão e Desgaste

 Disgregação (Desplacamento ou Esfoliação)

 Segregação

 Manchas

 Eflorescência

 Calcinação

 Flechas Exageradas

 Perda de Aderência Entre Concretos (nas juntas de concretagem)

 Porosidade

 Permeabilidade

“Vale ressaltar que algumas enfermidades são erroneamente consideradas sintomas, como o caso clássico da corrosão das armaduras, que caracteriza a enfermidade ‘falta de homogeneidade’, e cujos sintomas são fissuras e disgregação do concreto”, diz Piancastelli.

As fissuras e trincas são os sintomas mais frequentes de problemas nas estruturas e com causas muito variadas: “A sua posição em relação à peça estrutural, a abertura, a direção, e sua forma de evolução (com relação à direção e à abertura), dão indicações das causas prováveis. Fissuras são também ocorrências inerentes ao concreto armado, visto que as seções são dimensionadas, não sendo, portanto, sempre, manifestação patológica. Sob esse aspecto, a diferenciação entre manifestação patológica, ou não, é feita em função das aberturas e das causas”.

PRINCIPAIS PATOLOGIAS NAS ESTRUTURAS DE CONCRETO

Fissuração

Segundo Ripper (1998), a fissuração é um fenômeno tão velho quanto o próprio concreto armado e tem sido motivo de análise por parte de tecnologistas de todos os tempos e talvez por essa razão a fissura seja, atualmente, um dos sintomas mais marcantes das doenças do concreto armado ou massa. (RIPPER, 1998).

Segundo Rodrigues (2001), na época do ano em que a temperatura ambiente mantém-se elevada, é frequente o aparecimento de fissuras ou trincas no concreto.

Paulon (2005), afirma que as práticas modernas de construção, com exigências de altas resistências iniciais, desforma em pequenas idades, concretos bombeados e outras, tornaram a trinca ou fissura ainda mais frequente.

Segundo Helene (2003), ocorriam menos trincas na época em que se usavam concretos com menores consumos de cimento, abatimentos menores e empregava-se mais tempo no adensamento e acabamento durante uma concretagem.

É certo que seja quase impossível executar um concreto totalmente livre de algum tipo de fissura, mas existem medidas para reduzir sua ocorrência ao mínimo possível. Entretanto, segundo Mehta e Monteiro (1994), é interessante observar que, no entanto, a caracterização da fissuração como deficiência estrutural dependerá sempre da origem, intensidade e magnitude do quadro de fissuração existente, posto que o concreto, por ser material com baixa resistência à tração, fissurará por natureza, sempre que as tensões trativas, que podem ser instalados pelos mais diversos motivos, superarem a sua resistência última à tração.

Silva (1995) destaca que classificadas as fissuras e de posse do mapeamento, pode-se dar início ao processo de determinação de suas causas, de forma a poderem-se estabelecer as metodologias e proceder aos trabalhos de recuperação ou de reforço, como a situação o exigir. É necessário sempre muito atenção e competência, pois uma análise malfeita pode levar à aplicação de um método de recuperação ou de reforço inadequado e, caso não sejam eliminadas as causas, de nada vai adiantar tentar sanar o problema, pois, neste caso, ele ressurgirá, e até mesmo poderá vir a agravar-se. Além do aspecto antiestético e a sensação de pouca estabilidade que apresenta uma peça fissurada, os principais perigos decorrem da corrosão da armadura e da penetração de agentes agressivos externos no concreto.

Devido a isso a NBR - 6118 (NB – 1/78), subitem 4.2.2, considera fissuração como nociva quando a abertura das fissuras na superfície do concreto ultrapassa os seguintes valores:

0,1 mm para peças não protegidas, em meio agressivo;

0,2 mm para peças não protegidas, em meio não agressivo; e

0,3 mm para peças protegidas.

Foto 1. Foto de Frente da residência, na cidade de Vitória de Santo antão estado de Pernambuco, onde consta os problemas nas estruturas. Todas as fotos são desta residência.

Foto 2. Corrosão generalizada das armaduras, fissurações e lascamentos do concreto.

Foto 3. Corrosão das armaduras.

Foto 4. Nichos do concreto; fissuração; trincamentos e lascamentos em

pilar de concreto armado, devido à corrosão das armaduras.

No pilar, observam-se Nichos de concretagem (Bicheiras), fissuras, trincas corrosão.

Foto 5. Corrosão generalizada das vigas e desagregação do reboco.

Foto 6. Corrosão generalizada das vigas e desagregação do reboco.

CAUSAS:

Segundo Johnson, o efeito expansivo numa massa de concreto provoca fendilhamentos generalizados e fissuras que vão aumentando tanto na abertura quanto na profundidade, até que fragmentos de concreto, relativamente grandes sejam destacados. Onde a expansão não encontra vínculos resistentes (muro de arrimo, parapeitos etc.). As trincas configuram-se ao acaso; quando a expansão encontra resistência ao longo de um ou mais eixos (pilares, por exemplo), as trincas ocorrem como uma série de aberturas paralelas ao eixo vinculado, com expansão lateral do concreto.

A corrosão de armaduras das peças de concreto armado são quase que invariavelmente colocadas nas proximidades de suas superfícies; no caso de cobrimentos insuficientes ou de concretos mal adensados, as armaduras ficarão sujeitas à presença de água e de ar, podendo-se desencadear então um processo de corrosão, que tende a abranger toda a extensão mal protegida da armadura. Segundo Cánovas, “ a corrosão de armaduras nas estruturas de concreto são decorrentes, preponderantemente, de processos eletroquímicos, característicos de corrosão em meio úmido, intensificando-se com a presença de elementos agressivos e com o aumento das heterogeneidades da estrutura, tais como: aeração diferencial da peça, variações na espessura do cobrimento de concreto e heterogeneidades do aço ou mesmo das tensões a que está submetido.

COMO RECUPERAR OS COMPONENTES QUE SOFRERAM NICHOS DE CONCRETAGEM, FISSURAS, TRINCAS E CORROSÃO?

Utilizar a Argamassa Estrutural 240, argamassa seca de alta resistência, impermeável, para espessura entre 3 a 7 cm (que acreditamos seja o caso em tela), isenta de retração e grande aderência. A superfície deve estar limpa, isenta de nata de cimento e partes soltas. Umedecer previamente o substrato sem encharcá-lo. Acrescentar água à Argamassa Estrutural 240, até se obter a consistência desejada, que deve ser bem seca. O produto deve ser utilizado na consistência seca, é aplicado com colher de pedreiro ou mesmo com as mãos, utilizando luvas (dry-pack). Dar acabamento com desempenadeira, ou esponja. Manter cura úmida por 3 dias.

Laudo

LAUDO TEÓRICO PARA UM CASO (REFERE-SE ÀS VIGAS DA RESIDÊNCIA EM FOCO).

Será apresentado um estudo de caso teórico sobre uma manifestação patológica detectada em uma estrutura de concreto armado situada em Vitória de Santo Antão (PE). Este estudo de caso foi realizado com base na metodologia de avaliação patológica proposta por Andrade e Silva (2005) e pelo professor Dr. Abdias Magalhães Gomes, do Departamento de Engenharia de Materiais e Construção da Escola de Engenharia da Universidade Federal de Minas Gerais (DEMC / EE-UFMG). Todavia, a metodologia empregada para reparo e recuperação estrutural abordada neste estudo foi baseada no livro do prof. Peter Emmons (EMMONS, 1993) e no livro de José de Aguiar (AGUIAR, 2011).

1. Análise da estrutura, inspeção e vistoria para avaliação do problema: no contato inicial com a estrutura foram levantadas questões relevantes como: idade da estrutura, características ou disposições geométricas das peças e condições de exposição durante o uso.

2. Histórico do problema: foram avaliados todos os parâmetros que possam estar contribuindo para a ocorrência do problema. Iniciou-se a partir do levantamento dos sintomas encontrados, verificou-se que não foram realizadas eventuais intervenções de reparo, dos locais predominantes de ocorrência das patologias e não foi possível realizar análise do seu processo evolutivo, bem como da análise histórica dos possíveis materiais e procedimentos executivos comuns na época de construção.

3. Foram definidas as ações para investigação: foram definidos os ensaios que podem ser realizados para assegurar um adequado diagnóstico do problema. Deve ser determinada a amostragem, os locais escolhidos como sendo representativos, os tipos de equipamentos, tanto para ensaios destrutivos quanto para ensaios não destrutivos, etc.

4. Diagnóstico das causas prováveis: diante das informações disponíveis pelos itens 1, 2 e 3, foi elaborado o diagnóstico de fatores que podem estar contribuindo para a ocorrência do problema.

5. Consequências da evolução patológica: foram estimadas as consequências futuras para a estrutura (e para a edificação) caso a patologia não seja tratada a tempo, isto é, caso continue evoluindo indefinidamente. Não foi possível estimar a época a partir da qual a estrutura atingirá a sua vida útil de serviço.

6. Intervenção: foi definida a metodologia para reparar e recuperar a estrutura deteriorada. No entanto é necessário conhecer a técnica operacional a ser empregada, bem como os materiais a serem utilizados.

Com o conjunto de informações acima foi elaborado um possível diagnóstico das causas prováveis para o surgimento do problema, considerada primeira etapa fundamental para a sua reparação. “A partir desse diagnóstico, é facultado a um projetista determinar o nível de intervenção a ser utilizada na estrutura, desde um simples reparo ou conserto localizado, até a necessidade de demolição e reconstrução”, ANDRADE e SILVA (2005).

Ainda segundo ANDRADE e SILVA, como se pode observar, o sucesso na atividade de recuperação ou intervenção da estrutura parte de uma definição clara e precisa acerca dos problemas encontrados, contemplando diagnóstico das causas atuantes e prognóstico evolutivo.

ESTUDO DE CASO – Viga de concreto armado, deteriorada em residência urbana.

Foto 7. Corrosão generalizada das vigas e da armadura de concreto armado.

Foto 8. Corrosão da armadura de concreto armado.

Nas fotos 7 e 8, observa-se a deterioração nas vigas da garagem da residência e também detalhes da manifestação patológica.

1. Inspeção para avaliação do problema:

Nas fotos 7 e 8, tiradas na garagem da residência supra, localizado na cidade de Vitória de Santo Antão – Pernambuco e construída nos anos 80. Veem-se várias vigas de concreto armado situadas em na garagem edificação em questão. Nota-se claramente na foto x e y a corrosão generalizada das vigas. Apresenta lascamento do concreto e exposição dos estribos corroídos.

2. Histórico do problema:

Observando as fotos x e y, nota-se que as vigas em questão apresentam um sintoma típico de corrosão de armaduras, visto que este mecanismo de degradação gera expansão interna, resultando em destacamento do cobrimento e na exposição do aço. “Efeitos da corrosão e sintomatologia típica nas estruturas de concreto” – a corrosão das armaduras gera a disgregação do concreto. Contudo não se sabe, há quanto tempo o problema vem ocorrendo.

3. Ações para investigação:

Nenhum tipo de ensaio experimental foi feito e não se utilizou nenhum tipo de equipamento ou aparelho para verificação da corrosão, da profundidade da frente de carbonatação e nem de possíveis teores de cloretos.

4. Diagnóstico das causas prováveis:

Provavelmente, a corrosão dos estribos foi iniciada devido à carbonatação, visto que, por se tratar de um ambiente urbano não litorâneo, é impossível que a corrosão tenha sido iniciada por ataque de cloretos, assim como é mínima a possibilidade de cloretos terem sido introduzidos no concreto através de aditivos ou de água de adensamento. Além disso, a viga deteriorada encontra-se se numa garagem, local em que a quantidade de CO2 no ar é maior. É possível também que a carbonatação tenha sido facilitada devido à baixa espessura da camada de cobrimento de concreto.

5. Consequências futuras:

Caso a patologia não seja tratada, a capacidade portante da viga poderá ser afetada pela perda de seção transversal das armaduras, perda da aderência aço-concreto e pelo próprio desplacamento e/ou lascamento do concreto, podendo, inclusive, comprometer a segurança dos moradores e das pessoas, que porventura visitem a residênica..

6. Intervenção (materiais, equipamentos e técnica operatória):

Materiais e equipamentos requeridos:

Argamassa polimérica de preenchimento Sika Monotop 622 BR;

Argamassa polimérica de proteção de armadura Sikatop 108 Armatec (inibidora de corrosão);

Martelo; Martelete elétrico; Escova com cerdas de aço ou lixa de ferro; Aparelho de hidrojateamento de alta pressão;

Máquina de corte com disco adiamantado (makita elétrica); Pincel (para aplicação da argamassa inibidora de corrosão).

Técnica operatória:

a) Localiza-se a área afetada através de teste à percussão, utilizando um martelo, feito sobre a superfície onde há fissuração ou sob a qual há suspeita de haver armadura corroída (mesmo não havendo fissuração), conforme figura 1. Ao fazer a percussão com um martelo, será ouvido um som cavo, devido à expansão interna e consequente perda de aderência entre o concreto e o aço.

Figura 1: Localização das áreas afetadas através de teste à percussão. Fonte: EMMONS, 1993.

b) Efetua-se a remoção profunda do concreto degradado através de escarificação mecânica, isto é, mediante o uso do martelete elétrico, conforme Figura 2. Ressalta-se que deve ser retirada uma camada de concreto de até 2,0 cm abaixo das armaduras corroídas, até atingir o concreto “saudável”.

Figura 2: Escarificação mecânica usando martele elétrico, conforme (a) e (b).

Fonte: EMMONS, 1993.

c) Delimita-se o contorno da área de reparo através de corte da superfície, utilizando a makita elétrica, conforme Figura 3.5. Emmons (1993). recomenda que as áreas de reparo não devem acompanhar o contorno exato da superfície degradada, mas devem ser delimitadas em layouts mais simplificados, em formatos quadráticos ou retangulares, por exemplo, de acordo com a Figura 3.

Figura 3.: Layouts recomendados para superfícies de reparo. Fonte: EMMONS, 1993.

Figura 4: Delimitação da área de reparo usando makita elétrica, conforme figura 4. Fonte: EMMONS, 1993.

d) Efetua-se a limpeza do aço corroído e da superfície exposta do concreto (substrato).

través de hidrojateamento de alta pressão (jato de areia, ar comprimido e água).

Figura 5: Limpeza da armadura e do substrato por meio de jateamento de alta pressão, Fonte: EMMONS, 1993.

e) Efetua-se nova limpeza do aço corroído, desta vez usando escova com cerdas de aço ou lixa de ferro, conforme Figura 6.

Figura 6: Limpeza do aço corroído através de escova com cerdas de aço. Fonte: AGUIAR, 2011.

f) Realiza-se o tratamento e proteção das armaduras expostas. Dentre várias opções disponíveis no mercado, recomenda-se a aplicação da argamassa cimentícia polimérica SikaTop 108 Armatec, inibidora de corrosão, destinada à proteção de armaduras na região dos reparos localizados no concreto. Depois de preparada esta argamassa, aplicá- la diretamente sobre as armaduras, usando pincel (Figura 7).

Figura 7: Aplicação de argamassa inibidora de corrosão nas armaduras. Fonte: AGUIAR, 2011.

g) Efetuam-se as emendas de barras (isto é, amarração de um segmento de barra nova ao segmento da barra corroída que teve perda de seção superior a 10%) através da fixação de complemento de barra (de mesmo diâmetro da barra original) via ancoragem ao concreto, conforme Figura 3.

Figura 8.: Fixação de armadura complementar. Fonte: AGUIAR, 2011

h) Depois de tratada a armadura, é feita a molhagem do substrato, até a saturação do mesmo, para prepará-lo para o recebimento da argamassa polimérica de preenchimento, conforme Figura 9a e 9b.

Figura 9: Preparo do substrato por molhagem até a saturação, conforme (a) e (b).

Fonte: AGUIAR, 2011.

i) Depois de saturado o substrato, faz-se a mistura (Figura 10, (a), (b) e (c), aplicação e o acabamento da argamassa polimérica Sika monotop 622-BR , recomendada por Aguiar (2011) para preenchimento das cavidades. Durante o preparo, deve-se utilizar todo o conteúdo de argamassa em cada saco, o qual deve ser misturado à quantidade exata de água recomendada pelo fabricante.

Figura 10: Mistura da argamassa polimérica para preenchimento, conforme (a), (b) e (c). Fonte: AGUIAR, 2011.

Figura 11: Aplicação da argamassa polimérica para preenchimento.

Fonte: AGUIAR, 2011.

Figura 12: Acabamento da argamassa polimérica. Fonte: AGUIAR, 2011

j) Efetua-se, então, a cura da superfície acabada (preenchida de argamassa polimérica), podendo ser úmida ou química, conforme Figuras 13 (a) e (b). A cura deve ser feita de forma correta, durante o período de tempo adequado, para que, ao final, a superfície não apresente trincas e nem fissuras por retração, conforme Figuras 13 (a) e 13 (b).

Figuras 3 (a) e 13 (b).: Cura úmida (a) e química (b) da superfície recuperada.

Fonte: AGUIAR, 2011.

Figura 14: Não pode haver trincas no aspecto final da superfície recuperada.

Fonte: AGUIAR, 2011.

k) Finalmente, depois de curada a argamassa polimérica da superfície recuperada, aplica-se a pintura com inibidor orgânico sobre a superfície reparada, conforme Figura15.

Figura 15: Aplicação de pintura com inibidor orgânico sobre a superfície reparada.

Fonte: AGUIAR, 2011.

CONCLUSÃO

Fundamentado na Bibliografia utilizada neste estudo, concluiu-se que:

Diversos são os mecanismos ou processos, de diferentes causas, que podem degradar o concreto armado. Alguns cuidados tomados nas etapas de concepção dos projetos e execução da obra podem aumentar consideravelmente a durabilidade da peça estrutural, tais como a adoção de baixo fator água-cimento, maior cobrimento, adensamento adequado, dentre outros muitos exemplos.

O usuário também tem parcela de responsabilidade na durabilidade e vida útil da construção. É importantíssimo conhecer as características de cada insumo do concreto antes de confeccionar o próprio concreto, para poder prever a reação álcali-agregado ou mesmo a hidratação tardia dos componentes cimentícios MgO e CaO.

Uma estrutura de concreto deteriorada pode ser tratada, conforme mostrado através do caso estudado neste trabalho. Entretanto, a lógica diz que prevenir é melhor do que remediar. Várias medidas simples podem ser tomadas para prevenir ou mesmo minimizar os efeitos das diversas formas de deterioração, por exemplo, o uso de protetores de borracha em pilares de garagens para proteção contra impactos de veículos, etc.

O conhecimento acerca das causas, mecanismos e sintomas da degradação do concreto, bem como das medidas preventivas e técnicas de recuperação e reforço das estruturas, é de vital importância para a boa formação acadêmica e atuação profissional de um engenheiro civil, independentemente da sub área em que ele venha a trabalhar (Engenharia de Estruturas; Engenharia Geotécnica; Engenharia de Transportes; Engenharia Hidráulica e de Recursos Hídricos; Engenharia Sanitária e Ambiental; Construção Civil), em todas elas o concreto é amplamente empregado como material de construção. Assim, é muito importante o estudo relacionado às patologias e durabilidade do concreto na graduação em Engenharia Civil.

Bibliografia:

http://www.ime.eb.br/~webde2/prof/ethomaz/fissuracao/exemplo142.pdf (Abril 2014).

http://www.ecivilnet.com/artigos/corrosao_de_armaduras.htm (Abril 2014).

http://patologiaestrutura.vilabol.uol.com.br/causas.htm (Abril 2014).

http://patologiaestrutura.vilabol.uol.com.br/processos.htm (Abril 2014).

AGUIAR, José Eduardo de. Durabilidade, proteção e recuperação das estruturas. EEUFMG, Belo Horizonte, 2011. Arquivo em ppt.

ANDRADE, CARMEN Manual para diagnóstico de obras deterioradas por corrosão de armaduras. Carmona, Antônio e Helene, Paulo R.L. São Paulo: Editora Pini, 1992. 104p.

CÁNOVAS, M. F. Patologia e terapia de concreto armado. São Paulo: PINI, 1998.

EMMONS, Peter H. Concrete repair and maintenance illustrated. Kingston: R. S. Means Company, 1993. 295p.

HELENE, Paulo. R. L. Manual para reparo, reforço e proteção de estruturas de concreto. São Paulo. Editora PINI, 1992.

MOREIRA DE SOUZA, V. C.; RIPPER, T. Patologia, recuperação e reforço de estruturas de concreto. São Paulo. Editora PINI, 1998.

Piancastelli, E. M. Patologia, Recuperação e Reforço de Estruturas de Concreto Armado. Ed. Dptº. Estruturas da EEUFMG – 1997 – 160p. –Apostila para curso de Extensão.

THOMAZ, ERCIO. Trincas em Edifícios, causas, prevenção e recuperação. Edição EPUSP/PINI, 1989.