Proteção e Reabilitação de Estruturas de Betão Armado PDF
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INSTITUTO SUPERIOR DE ENGENHARIA DE LISBOA Área Departamental de Engenharia Civil Proteção e Reabilitação de Estruturas de Betão Armado JOSÉ JORGE ALMEIDA RODRIGUES (Licenciado em Engenharia Civil) Dissertação para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil Orientador: Especialista João António Antunes Hormigo Júri: Presidente: Doutor Pedro Miguel Soares Raposeiro da Silva Vogais: Doutora Maria Idália da Silva Gomes Especialista João António Antunes Hormigo Junho de 2017 RESUMO A reabilitação dos edifícios tem vindo a crescer de forma acentuada no setor da construção civil nos últimos anos, sobretudo devido à elevada idade de uma parte significativa dos edifícios portugueses. Por outro lado, nas estruturas e edifícios mais recentes é necessário definir estratégias por forma a minimizar a necessidade de manutenção através da prevenção das patologias que provocam a degradação das estruturas e consequentemente aumentam os custos com a reabilitação dos edifícios. O presente trabalho tem como objetivo fazer um resumo das principais patologias que se podem encontrar em estruturas de betão armado, com destaque para a carbonatação do betão e o ataque dos cloretos, e dos ensaios que se podem usar in situ para detetar ou determinar as causas das patologias. Pretende-se também enunciar algumas das técnicas de proteção, reforço e reparação de estruturas de betão armado, tendo em consideração a norma NP EN 1504 que define os produtos e sistemas para a proteção e reparação das estruturas de betão. Neste trabalho também se aborda o tema da autorreparação do betão que, embora seja um tema ainda em desenvolvimento e investigação, tem gerado um aumento de interesse por parte de todos os intervenientes na área da engenharia civil e que pode revelar-se bastante útil na reparação de microfissuras protegendo as estruturas da entrada de agentes agressivos. Por fim, efetuar-se-á o estudo de um caso prático, elaborando fichas de inspeção e diagnóstico de patologias no betão armado de um edifício e fichas de reparação para sugerir métodos de proteção ou reparação e produtos de acordo com os requisitos da norma. Palavras-chave: Betão Armado, Patologias do Betão Armado, Corrosão, Carbonatação, Cloretos, Ensaios de Betão, NP EN 1504, Betão Autorreparável. i ii ABSTRACT The rehabilitation of buildings has been growing sharply in the civil construction sector in recent years, mainly due to the high age of a significant part of Portuguese buildings. On the other hand, in more recent structures and buildings it is necessary to define strategies in order to minimize the need for maintenance by preventing the pathologies that cause the degradation of the structures and consequently increase the costs with the rehabilitation of the buildings. The present work aims to summarize the main pathologies that can be found in reinforced concrete structures, especially the carbonation of concrete and the attack of chlorides, and the tests that can be used in situ to detect or determine the causes of pathologies. It is also intended to outline some of the techniques of protection, reinforcement and repair of reinforced concrete structures, taking into account the standard NP EN 1504 that defines the products and systems for the protection and repair of concrete structures. This work also addresses the subject of self-healing concrete which, although it is a topic still under development and research, has generated an increase of interest on the part of all the actors in the area of civil engineering and that can prove very useful in the repair of microcracks protecting the structures of aggressive agents. Finally, the study of a practical case will be done, elaborating sheets of inspection and diagnosis of pathologies in the concrete of a building and repair sheets to suggest methods of protection or repair and products according to the requirements of the standard. Key words: Reinforced Concrete, Reinforced Concrete Pathologies, Corrosion, Carbonation, Chlorides, Concrete Tests, EN 1504, Self-healing Concrete. iii iv AGRADECIMENTOS Em primeiro lugar gostaria de agradecer ao Professor João Hormigo pela sua disponibilidade, por ter aceitado ser o orientador científico deste trabalho, pelos conhecimentos, sugestões, conselhos e apoio ao longo da realização deste trabalho. Quero agradecer também aos meus colegas de trabalho que permitiram uma maior flexibilidade do horário de forma a permitir que tivesse tempo para assistir às aulas da licenciatura e do mestrado. Gostaria também de agradecer aos professores e colegas do ISEL que também contribuíram para o desenvolvimento deste trabalho através dos conhecimentos transmitidos e partilhados ao longo do curso. Agradeço de forma particular aos meus Pais e ao meu Irmão por me terem apoiado sempre durante o meu percurso académico, pelo incentivo e carinho que sempre demonstraram. v vi SIMBOLOGIA E ABREVIATURAS a/c – Razão água-cimento AgCl – Cloreto de prata AgNO – Nitrato de prata 3 C – Dosagem de cimento C A – Aluminato tricálcico 3 C AF – Aluminoferrato tetracálcico 4 Ca2+ – Ião cálcio Ca(OH) – Hidróxido de cálcio 2 CaCl – Cloreto de cálcio 2 CaCO – Carbonato de cálcio 3 𝑪𝑪𝒍− – Concentração de iões cloreto Cl- – Ião cloreto CFRP – Carbon fiber–reinforced polymer CO – Dióxido de carbono 2 𝑪𝑶𝟐− – Ião carbonato 𝟑 𝑪𝑶𝑯− – Concentração de iões hidróxido Cs – Concentração de cloretos à superfície CSH – Silicato de cálcio hidratado D – Coeficiente de difusão de cloretos e- – Electrões ECC – Engineered Cementitious Composites erf – Função erro 𝒇𝒄 – Resistência à compressão característica aos 28 dias 𝟐𝟖 Fe(OH) – Hidróxido de ferro (II) 3 Fe(OH) – Hidróxido de ferro (III) 2 Fe2+ – Ião ferro Fe O – Óxido de ferro (III) 2 3 Fe O – Óxido de ferro (II, III) 3 4 FeCl – Cloreto de ferro (II) 2 FRP – Fibre-reinforced plastic GFRP – Glass fiber-reinforced polymer H+ – Ião hidrogénio 𝑯𝑪𝑶− – Ião bicarbonato 𝟑 H CO – Ácido carbónico 2 3 H O – Molécula de água 2 vii H S – Sulfureto de hidrogénio / ácido sulfídrico 2 HR – Humidade relativa ISO – International Organization for Standardization KOH – Hidróxido de potássio LNEC – Laboratório Nacional de Engenharia Civil MAEC – Método de Avaliação do Estado de Conservação de Edifícios MMO – Mixed Metal Oxides MR – Método de reparação NaOH – Hidróxido de sódio NP EN – Versão portuguesa de uma norma europeia O – Molécula de oxigénio 2 OH- – Ião hidróxido pH – Potencial hidrogeniónico RBLH – Regulamento de Betões de Ligantes Hidráulicos REBAP – Regulamento de Estruturas de Betão Armado e Pré-Esforçado SO – Dióxido de enxofre 2 T – Temperatura Ti – Titanium XC – Classe de exposição ambiental para o risco de corrosão induzida por carbonatação Xc – Profundidade de carbonatação XD – Classe de exposição ambiental para o risco de corrosão induzida por cloretos não provenientes da água do mar XS – Classe de exposição ambiental para o risco de corrosão induzida por cloretos da água do mar viii
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