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Introdução à Corrosão em peças de concreto

A corrosão é um processo eletroquímico que se instala quando houver a presença de quatro condições: dois metais, ou duas posições no mesmo metal, em diferentes níveis de energia; um eletrólito, isto é, meio ou solução condutora de íons; a presença de oxigênio e uma conexão metálica.

Nas peças de concreto armado é o que se dá: as armaduras apresentam níveis de energia diferentes, o concreto atua como eletrólito, pois é um pseudo-sólido; o oxigênio é o da atmosfera e o condutor metálico é a própria ferragem.

As diferenças de potencial em dois pontos quaisquer das armaduras podem ter sido originadas pela diferença de aeração, umidade, concentração salina ou tensão no concreto e no aço.

Desta forma, são desencadeadas micropilhas em série, o que corresponde à corrosão generalizada.

Os Sintomas

Os principais sintomas são:

Fissuras na direção paralela às armaduras corroídas, seguidas de lascamento do concreto, pois os óxidos e hidróxidos de ferro produzidos são expansivos, provocando tração no concreto;

Manchas marrom-vermelho-acastanhadas nas bordas das fissuras e na superfície do concreto.

As reações

No anodo ocorre a ionização do ferro: 2 Fe  ®   2 Fe++ (+) 4 e–

A seguir, dá-se a formação do gás hidrogênio: 2 H+ (+) 2e–  ®   H2

E, se em presença do oxigênio, produz água: 4 H+ (+) 4 e– (+) O2  ®   H2O, que estimula o restante das reações, produzindo o hidróxido ferroso (de cor amarelada): Fe++ (+) 2H2O  ®   Fe(OH)2 (+) 2H+ (+) 2e–.

No catodo, na presença do oxigênio e da água ocorre: O2 + H2O + 4 e–  ®   4OH–, que reagirá com o ferro ionizado para formar Fe(OH)3, hidróxido férrico (de cor vermelho-marrom) ou o óxido férrico Fe2O3, sendo ambos expansivos. O Fe é o ferro metálico, principal constituinte do aço. O Fe++ é o cátion ferroso dissolvido no eletrólito e que carrega cargas elétricas positivas. O O2 é o oxigênio dissolvido no eletrólito e o OH– é o íon hidroxila no eletrólito, que carrega as cargas elétricas negativas.

Durante as reações, as cargas elétricas movem-se como elétrons ao longo das armaduras e como íons ao longo do eletrólito. Mas, para que os íons possam se mover pela solução, é necessário que tenham mobilidade iônica, quer dizer, estejam hidratados. E isso ocorre, quase sempre, em um meio solvatante universal que é a água.

Os agentes Agressivos

A corrosão pode ser acelerada por agentes agressivos contidos ou absorvidos pelo concreto.

Entre eles há os íons cloretos Cl–, íons sulfetos S–, dióxido de carbono CO2, nitritos NO–3, gás sulfídrico H2S, cátion amônio NH, óxidos de enxofre SO2 e SO3, fuligem e outros.

As Proteções dadas pelo Concreto

As proteções contra a corrosão podem ser de dois tipos:

Compreende-se como proteção química, a representada pelo alto teor alcalino do hidróxido de cálcio Ca(OH)2, solúvel em água e também conhecido como portlandita, produzido pela hidratação do trissilicato de cálcio C3S e dissilicato de cálcio C2S, ambos componentes do grão de cimento. Tal hidratação produz, aproximadamente, 100 kg de hidróxido de cálcio por m3 de concreto.

Compreende-se como proteção física, a representada pelo correto cobrimento das armaduras, o adensamento adequado e, principalmente, o baixo fator água-cimento, responsável pela impermeabilização do concreto perante os agentes agressivos.

A Proteção Catódica (PC)

A única maneira de interromper processos de corrosão em estruturas de concreto armado é colocar-se outro metal para corroer em lugar ao aço. Esta maneira é chamada Proteção Catódica.

O dimensionamento da PC para estruturas de concreto armado deve levar em conta, primeiramente, a densidade da corrente, isto é, a corrente que irá fluir na pilha por unidade de área do anodo para interromper a corrosão nas armaduras.

A seguir, deverá considerar a situação do binômio concreto/armaduras que se deseja proteger.

Em seguida, temos a considerar a resistividade do concreto, a durabilidade desejada e o tipo de anodo que se deseja empregar.

Deve-se assim, efetuar o mapeamento dos potenciais de corrosão da estrutura para dimensionar um sistema de proteção catódica.

Da escolha do tipo de anodo, as soluções têm recaído sobre o metal zinco pois sua voltagem é mais negativa que -700 mV, necessária para injetar corrente suficiente para a proteção das armaduras.

Evidentemente a densidade de corrente necessária depende do estado de deterioração das armaduras, expressa na sua taxa de corrosão, no estado de contaminação do concreto e do ambiente que cerca esta estrutura.

Se o concreto apresenta-se alcalino, com poucos sinais de contaminação por cloretos, com taxa de difusão muito pequena e potenciais de corrosão não-comprometedores, precisará de uma densidade de corrente abaixo de 1 mA/m2 de armadura. Entretanto, se estivermos considerando um outro concreto com camada de cobrimento insuficiente, em ambiente úmido e calorento, com alto nível de oxigênio e maresia, onde os ensaios levantaram quantidade alta de íons cloreto na massa de concreto, então teremos de injetar algumas dezenas de mA/m2 de armaduras.

Pastilhas, Fios e Telas Galvânicas

Quando se instala um anodo de sacrifício a base de pastilha ou tela e se cobre esta região com concreto com o mesmo traço do concreto anterior, o metal anódico empregado no anodo de sacrfício estará enviando corrente, através de massa da pastilha para a armadura, retornando a corrente para o anodo através dos arames de fixação.

Nesta situação, a armadura estará protegida da corrosão com um potencial da ordem de -700 a -900 mV. Dizemos que a armadura sofreu uma polarização.

É necessária a proteção de acordo com o mapeamento da situação de corrosão estimada.

No mercado estão disponíveis anodos de sacrifício formados por ligas anódicas galvânicas, a base de zinco, envoltas em matriz cimentícea ativada, quanto telas do mesmo material.

Assim que são instaladas, os elementos galvânicos interrompem a corrosão do aço e sacrificam-se, corroendo-se de forma extremamente lenta, pois as ligas de zinco corroem-se em velocidade menor que o ferro na proporção de 10 a 20 vezes menos..