universidade federal do rio grande do sul corrosão por cloretos em estruturas de concreto armado

186 Pages·2011·2.63 MB·Portuguese

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL
ESCOLA DE ENGENHARIA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL

CORROSÃO POR CLORETOS EM ESTRUTURAS DE
CONCRETO ARMADO: UMA META-ANÁLISE
Ariela da Silva Torres
TESE DE DOUTORADO

Porto Alegre
Maio, 2011
ARIELA DA SILVA TORRES
CORROSÃO POR CLORETOS EM ESTRUTURAS DE
CONCRETO ARMADO: UMA META-ANÁLISE

Tese de Doutorado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia
Civil da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, como parte dos requisitos
para obtenção do título de Doutor em Engenharia na modalidade Acadêmico.
Prof. Luiz Carlos Pinto da Silva Filho
Ph.D. pela Universidade de Leeds
Orientador e Coordenador do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil

Profª Sofia Maria Carrato Diniz
Ph.D pela Universidade do Colorado
Co-orientarora
BANCA EXAMINADORA
Prof. Dra. Karla Salvagni Heineck (UFRGS)
Dra. pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Prof. Dr. Enio José Pazini Figueiredo (UFG)
Dr. pela Universidade de São Paulo
Prof. Dr. Jane Zoppas Ferreira (UFRGS)
Dra. pela Université Pierre et Marie Curie
Dr. Cleber Bisognin (UFRGS)
Dr. pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul
iii

T693c Torres, Ariela da Silva
Corrosão por cloretos em estruturas de concreto armado : uma meta-análise / Ariela da
Silva Torres. – 2011.

Tese (doutorado) – Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Escola de
Engenharia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil. Porto Alegre, BR-RS,
2011.

Orientador: Prof. Dr. Luiz Carlos Pinto da Silva Filho
Coorientadora: Profa. Dra. Sofia Maria Carrato Diniz

1. Estruturas de concreto armado. 2. Corrosão - Armaduras. 3. Patologia – Construção
civil. I. Silva Filho, Luiz Carlos Pinto da, orient. II. Diniz, Sofia Maria Carrato, coorient. III.
Título.

CDU-69.059.22(043)
iv

Dedico esta tese a minha maior realização, a aquele que
acorda todos os dias com o sorriso mais lindo do mundo e
me mostra como é possível uma mãe amar tanto alguém:
Pedro Henrique Torres Padilha.
v
AGRADECIMENTOS
Ao sentar para escrever estes agradecimentos passou um filme pela minha cabeça que
começou no início do meu doutorado e as pessoas que passaram por mim neste período.
Agradeço imensamente as seguintes pessoas:
• Meu orientador, Luiz Carlos, que me deu mais esta oportunidade e me entendeu e
apoiou nessa fase final como um amigo;
• Minha co-orientadora, Sofia Diniz, pelo incentivo;
• Ao pessoal do departamento de estatística da UFRGS, principalmente ao Gilberto e a
Fernanda, por todas as tardes de discussões e a paciência em me ajudar sempre;
• A Liliani, secretária do PPGEC, que sempre me ajudou com toda a parte burocrática e
sempre me recebeu com um lindo sorriso de incentivo;
• Aos professores Jairo Andrade, Lori Viali e Paulo Helene, além da Dra. Cristiane
Pauletti por terem participado da avaliação do trabalho e principalmente por terem
dado tantas sugestões valiosas no exame de qualificação;
• Aos professores Ênio Figueiredo, Karla Heineck, Jane Ferreira e Cléber Bisognin que
foram verdadeiros mestres e exemplos de professores, pois não mediram esforços para
atender meu pedido de banca;
• A Universidade Católica de Pelotas e meus coordenadores, que sempre me liberaram
para assistir as aulas em Porto Alegre;
• Aos amigos que sempre estiveram por perto, incentivando e me apoiando;
• A minha sogra que no tempo que estive em Pelotas cuidou do Pedro para eu poder
escrever este trabalho;
• A minha irmã, que é motivo de orgulho para mim, por todo o incentivo e amor;
• A minha mãe, que foi minha orientadora nesta tese! Leu meu trabalho inúmeras vezes,
além de ter me recebido de volta em casa, em Porto Alegre, com um bebê para
conseguir terminar este trabalho;
vi
• Ao meu pai, ou melhor, ao “vovô-babá” que cuidou do Pedro durante dias e noites
para eu poder escrever;
• Ao meu marido, Stael, que teve que entender minha ausência em casa, as minhas
falhas, o meu nervosismo e, mesmo assim, sempre esteve perto de mim e me apoiou
nas minhas decisões. Aliás, te agradeço mesmo, por termos feito o maior presente das
nossas vidas, o Pedro!
• Ao meu filho, Pedro Henrique, que com pequenos gestos mostrou sempre o seu amor
por mim e ficava dormindo dentro do carrinho, no meu lado, enquanto eu escrevia a
tese.
vii
RESUMO
TORRES, A.S. Corrosão por cloretos em estruturas de concreto armado: uma Meta-análise.
2010. Tese (Doutorado em Engenharia) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil,
UFRGS, Porto Alegre, 2010.
O concreto é o segundo material mais consumido no mundo, perdendo somente para água,
justificando a importância de estudos que envolvam seu comportamento frente à durabilidade,
e que objetivam a obtenção de estruturas com longas vidas úteis. Dentre as diversas
manifestações patológicas que ocorrem nas estruturas de concreto armado, a corrosão das
armaduras tem uma grande incidência, como já comprovado por diversos autores. A corrosão
das armaduras ocorre pela ação de agentes agressivos sendo que os dois principais são a
carbonatação e a penetração de cloretos. Em função da grande costa marítima do Brasil, a
ação de íons cloretos é a mais significativa, deteriorando estruturas e levando a necessidade de
manutenções periódicas. Porém, sabe-se do alto custo para realização destas manutenções.
Em função da preocupação com a manutenção e gastos das estruturas de concreto armado,
este estudo objetivou realizar uma validação dos ensaios de corrosão por cloretos em
estruturas de concreto armado a partir de meta-análise dos dados de técnicas eletroquímicas
utilizadas nos trabalhos de teses e dissertações desenvolvidos no Brasil. Pretende-se desta
maneira realizar um mapeamento das pesquisas na área de corrosão em armaduras de concreto
armado realizadas no Brasil e direcionar os futuros estudos. Pretende-se também realizar uma
análise conjunta de todos estes trabalhos para verificar a quantidade e qualidade dos mesmos
sob uma visão do conjunto nacional. Registrou-se a falta de pesquisas na região Norte do país
e a centralização das mesmas nas regiões Sudeste e Sul. Com o uso de técnicas estatísticas
conclui-se a falta de diversas combinações de variáveis (relação água/cimento, tipo de
cimento, método de indução de cloretos, adição de materiais, entre outros) para criação de um
modelo brasileiro confiável.

Palavras-chave: Corrosão por cloretos, Banco de dados nacional, Meta-análise, Estatística na
Engenharia.
viii

ABSTRACT
TORRES, A.S. Corrosion by chlorides in reinforced concrete structures: a Meta-Analysis.
2010. Thesis (Ph.D. in Engineering) – Graduate Program in Civil Engineering - UFRGS,
Porto Alegre, 2010.

Concrete is the second most consumed material in the world, second only to water, explaining
the importance of studies involving behavior concerning durability, and aimed to obtain
structures with long lifetimes. Among the various pathologics that occur in reinforced
concrete structures, corrosion of the reinforcement has a major impact, as proven by several
authors. The reinforcement corrosion occurs by the action of aggressive agents and the two
main ones are carbonation and chloride penetration. Due to the great sea coast of Brazil, the
action of chloride ions is the most significant and deteriorating structures leading to the need
for periodic maintenance, but it is known the high cost of implementing these maintenances.
Because of concerns with the maintenance and expense of concrete structures, this study
aimed to perform a validation of the corrosion by chlorides in reinforced concrete structures
from the meta-analysis of data from electrochemical techniques used in the work of theses
and dissertations developed in Brazil. The aim is thus to map the research on corrosion in
reinforced concrete made in Brazil and direct future studies. Also perform a joint analysis of
all these works to verify the quantity and quality of these in a vision of the National
Assembly. We observed the lack of research in the northern region of the country and
centralizing them in the Southeast and South By using statistical techniques concludes the
lack of various combinations of variables (water / cement ratio, cement type, method
induction of chloride, addition of materials, among others) to create a Brazilian model
reliable.

Keywords: corrosion by chlorides, meta-analysis, statistic in engineering
ix
SUMÁRIO
RESUMO.......................................................................................................................... vii
ABSTRACT...................................................................................................................... viii
LISTA DE FIGURAS....................................................................................................... xii
LISTA DE TABELAS...................................................................................................... xiv
1 INTRODUÇÃO ........................................................................................................... 01
1.1 HIPÓTESES DA PESQUISA .................................................................................... 04
1.2 OBJETIVOS DA PESQUISA..................................................................................... 04
1.2.1 Objetivo Principal.................................................................................................... 04
1.2.2 Objetivo Secundário................................................................................................. 04
1.3 LIMITAÇÕES DA PESQUISA.................................................................................. 05
1.4 ORIGINALIDADE DO TEMA.................................................................................. 05
1.5 ESTRUTURA DA PESQUISA.................................................................................. 06
2 TEMAS DA TESE........................................................................................................ 08
2.1 META-ANÁLISE....................................................................................................... 08
2.2 CORROSÃO DE ARMADURAS POR ÍONS CLORETO...................................... 14
2.2.1 Conceitos de corrosão de armadura por ação de íons cloreto.................................. 14
2.2.2 Consequências de corrosão de armadura por ação de íons cloreto.......................... 16
2.2.3 Métodos de ação da corrosão de armadura por ação de íons cloreto. ..................... 16
2.2.4 Fatores que influenciam a corrosão das armaduras.................................................. 18
2.2.5 Fatores determinantes da velocidade e profundidade de penetração de íons
cloreto...........................................................................................................................
19
2.2.6 Métodos de avaliação do processo de corrosão.......................................................
19
2.2.6.1 Ensaio de potencial de corrosão (Ecorr)................................................................
21
2.2.6.2 Ensaio de intensidade de corrosão (icorr).............................................................
22
2.2.6.3 Ensaio de resistividade (Rohm)............................................................................
23
3 PROJETO DO EXPERIMENTO............................................................................... 25
3.1 IDENTIFICAÇÃO E BUSCA DE TRABALHOS..................................................... 25
3.1.1 Análise da evolução das pesquisas em corrosão no Brasil....................................... 25
3.1.2 Obtenção de dados................................................................................................... 28
3.2 ANÁLISE PRELIMINAR DE CONTEÚDO........................................................... 29
3.3 DEFINIÇÃO DAS VARIÁVEIS DE INTERESSE PARA ANÁLISE 30
ESTATÍSTICA.............................................................................................................

3.3.1 Seleção das variáveis dependentes – resposta..........................................................
31
3.3.2 Seleção das variáveis independentes – fatores......................................................... 34
x
3.3.2.1 Tipo de cimento..................................................................................................... 35
3.3.2.2 Ciclo de imersão e secagem.................................................................................. 36
3.3.2.3 Relação água/cimento........................................................................................... 37
3.3.2.4 Adição minerais..................................................................................................... 37
3.3.2.5 Tempo.................................................................................................................... 37
3.4 DESCRIÇÃO DAS TÉCNICAS ESTATÍSTICAS UTILIZADAS NA META-
ANÁLISE.....................................................................................................................
37
3.4.1 Análise de variância – ANOVA...............................................................................
38
3.4.2 Regressão Linear......................................................................................................
40
4. ETAPA 1 – ANÁLISE DESCRITIVA DOS TRABALHOS COLETADOS.........
43
4.1 ANÁLISE DA DISTRIBUIÇÃO DOS TRABALHOS.............................................. 43
4.1.1 Análise por região geográfica.................................................................................. 43
4.1.1.1 Análise por orientador/grupo de pesquisa............................................................. 45
4.2 ANÁLISE DOS NÍVEIS DAS VARIÁVEIS INDEPENDENTES EMPREGADAS
NOS TRABALHOS..................................................................................................... 48
4.2.1 Tipo de cimento........................................................................................................ 49
4.2.2 Relação a/c............................................................................................................... 53
4.2.3 Incorporação das adições ativas e outras materiais.................................................. 56
4.2.4 Formas de indução................................................................................................... 59
4.2.5 Outros Fatores.......................................................................................................... 59
4.3 MAPEAMENTO DAS VARIÁVEIS USADAS NOS DIVERSOS ESTUDOS
QUE EMPREGARAM CADA UMA DAS TÉCNICAS DE ENSAIO DE
INTERESSE................................................................................................................. 61
5. PROJETO PILOTO: MODELAGEM DOS RESULTADOS DE
RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO.......................................................................... 67
5.1 ANÁLISE DESCRITIVA DO PROJETO PILOTO................................................... 67
5.2 FORMAÇÃO DO BANCO DE DADOS DO PROJETO PILOTO........................... 73
5.3 ANALISE ESTATÍSTICA DO PROJETO PILOTO................................................. 75
5.3.1 Análise de Variância................................................................................................ 75
5.3.2 Regressão linear do projeto piloto............................................................................ 78
6. FORMAÇÃO DE BANCO DE DADOS PARA ANÁLISE ESTATÍSTICA......... 83
6.1 BANCO DE DADOS VERSÃO 1.............................................................................. 83
6.1.1 Codificação das variáveis independentes................................................................. 83
6.1.2 Análise de problemas de escopo do banco de dados................................................ 85
6.2 BANCO DE DADOS VERSÃO 2.............................................................................. 86
6.2.1 Codificação das variáveis independentes................................................................. 86
6.2.2 Análise de problemas de escopo do banco de dados................................................ 87