Paredes

Estruturas de Concreto Armado

A Proteção do Aço pelo Concreto

Concreto armado é uma expressão que traduz com muita simplicidade e felicidade a perfeita união de dois materiais que se constituem num só sistema, o mais utilizado mundialmente para a execução de estruturas para construções. Nesta parceria cada um desses materiais tem um desempenho a cumprir e cabe aos Projetistas – conhecendo-os perfeitamente – tirar máximo proveito de suas possibilidades em benefício do sistema resultante, que é a estrutura de concreto armado.

Neste artigo queremos demonstrar o papel do concreto na proteção do aço da armadura, proteção necessária pois, sem a qual, o aço fica sujeito à corrosão e rápida perda de DURABILIDADE da estrutura, gerando patologias e perda de segurança estrutural.

O concreto é um material produzido de forma quase artesanal, começando por uma mistura plástica constituída de água, cimento e agregados (pedra e areia), que se amolda à forma em que é colocada, depois endurece e adquire resistência compatível com a necessidade estrutural das obras de Engenharia. Na fase de endurecimento, o concreto passa por uma transformação em que parte da água reage com o cimento, formando inicialmente uma pasta e posteriormente uma matriz onde as pedras e a areia ficam envolvidas e que, depois de endurecida, retém esses materiais em seu interior, o que constitui a particular estrutura do material concreto.

No caso do concreto armado, esta mistura plástica envolve as armaduras que ficam, após o endurecimento, aderidas e protegidas pelo concreto tendo em vista o seu “funcionamento” dentro do conjunto da estrutura mas também em relação ao ar e agentes agressivos da atmosfera, especialmente contra a corrosão.

No entanto o material concreto não é um sólido perfeito, mas antes um pseudo-sólido, que apresenta vazios de porosidade entre seus componentes e também pela fissuração que é inerente à sua fragilidade, especialmente nas primeiras idades, e que é reconhecida e considerada no cálculo, geralmente no Estádio III, que considera o concreto fissurado e o aço em escoamento.

Estas propriedades são características do concreto que precisam ser levadas em consideração no projeto do material concreto, conforme prevêem as Normas Brasileiras NBR6118:2003 (Projeto); NBR12655:2005 (Controle) e NBR14931:2003 (Execução), entre outras.

O concreto em sua fase plástica necessita apresentar consistência adequada à trabalhabilidade requerida pelo método de mistura e aplicação. Isto é cuidadosamente estudado na dosagem considerando as características do concreto fresco. Geralmente a água é o material utilizado como veículo da trabalhabilidade, obtendo-se concretos mais secos ou mais líquidos conforme se aumenta a quantidade de água por metro cúbico, que pode variar geralmente entre 160 litros por metro cúbico – fornecendo concretos secos – até 220 litros por metro cúbico – fornecendo concretos líquidos.

É claro que estes limites extremos são acompanhados de modificações da granulometria e das proporções entre os agregados adequados a fornecerem concretos com a consistência adequada, ou seja, não podem os concretos, apresentar segregação, que é a separação dos componentes no momento do lançamento.

Entretanto, a principal propriedade da água é a sua reação com o cimento, em proporção adequada por quilograma desse material na massa, denominada relação água/cimento, que é inversamente proporcional à resistência e ao módulo de deformação, os principais parâmetros estruturais do concreto endurecido. Assim, quanto maior é a relação água/cimento, menores são a resistência e o módulo de deformação do concreto endurecido resultante. Isto ocorre porque nem toda a água colocada no concreto para garantir sua trabalhabilidade reage com o cimento, o que faz com que a parte não reagente “sobre” na massa e depois saia por evaporação, deixando vazios e capilares no concreto endurecido.

Geralmente a parte da água que reage fica em torno de 0,25 a 0,30 litros por quilograma de cimento, sendo que o resto evapora ou fica preenchendo os vazios da massa endurecida. Como a maior parte dos concretos usuais apresenta relação a/c acima de 0,50, chegando a cerca de 0,70, pode-se perceber a enorme quantidade de água que deverá evaporar. Na fase de evaporação, ainda com o concreto semi-endurecido ocorrem outros fatos que aumentam a porosidade dos concretos: a fissuração da massa por retração, causada pela rápida perda de volume da superfície em relação ao interior da massa, o que acarreta forças de tração nessa superfície e sua conseqüente ruptura frágil. Para evitar a perda dessa água na fase inicial, quando o concreto é muito frágil, é que se faz a cura do concreto fresco.

A evolução da Tecnologia do Concreto proporcionou o surgimento dos aditivos que são mais um componente do concreto, capazes de agregar propriedades especiais à massa, melhorando suas características de trabalhabilidade quando fresco e capacidade estrutural quando endurecido. Uma dessas propriedades é a de alguns aditivos conferirem maior mobilidade ao concreto fresco, isto é, aumentarem a sua fluidez, sem que se adicione água, ou seja, sem aumento da relação a/c. Modernamente os aditivos ditos superplastificantes, oufluidificantes, fazem com que se obtenham concretos líquidos na fase fresca, o que facilita a aplicação, inclusive dispensando vibração – com grande economia de equipamentos e mão de obra – com baixíssima relação a/c (é possível chegar à ordem de 0,3 l/kg ou menor), resultando em concretos compactos e de resistências elevadas.

Estes recursos permitem a obtenção de concretos mais duráveis e mais protetores ao aço que envolvem, pela menor porosidade e fissuração, e também pela maior aderência, eliminando as descontinuidades que são ocaminho dos agentes agressivos da atmosfera, que usam o ar e a água como veículo de aproximação e ataque ao aço.

É importante abordarmos aqui o mecanismo deste ataque ao aço que resulta na corrosão e fim da vida útil para o concreto armado. Todo o aço no interior do concreto encontra-se inicialmente protegido por uma camada (filme) de óxidos aderidos ao aço – originadas pela dissolução de hidróxidos presentes no cimento que saturam os poros do concreto conferindo-lhe um pH entre 13 e 14 -, que o protege da corrosão. A este fenômeno dá-se a denominação de passivação do aço.

O fenômeno contrário, a despassivação do aço é a ação responsável pelo fenômeno da corrosão das armaduras, e inicia-se com a presença de gás carbônico (CO2) na atmosfera circundante