Ação dos cloretos

A corrosão por ação dos cloretos é caracterizada pela criação de ânodos pequenos, os quais são originados em zonas em que o teor de cloretos passou o valor crítico. As zonas catódias são, por sua vez, grandes, podendo estar próximas ou afastadas dos ânodos. Estas células de corrosão são designadas de macrocélulas de corrosão. O facto de os ânodos serem muito inferiores aos cátodos leva a que a velocidade de corrosão seja muito elevada. Isto acontece porque as correntes anódicas têm que ser bastante altas para que exista um equilíbrio com as correntes catódicas.

Com o incrementar da corrente catódica, ou seja, com a perda de um maior número de eletrões, acelera-se a dissolução do aço, processo traduzido nas equações (2.2):

2 + 6 → 2 + 4

+ 2 → ( ) + 3 (2.2)

A reação dos cloretos com a película de óxido de ferro no ânodo, formando cloretos de ferro. Nesta altura ocorre também a libertação dos eletrões. No entanto, o conjunto de reações não termina por aqui, uma vez que o cloreto de ferro é bastante instável, reagindo com os hidróxidos presentes e criando hidróxido de ferro. Com esta reação verifica-se uma descida do pH, o que potencia a destruição da película de óxido de ferro agravando ainda mais o nível de corrosão. Esta manifesta-se por picadas, as quais são pontos pequenos de corrosão, ou ocorre a corrosão geral da armadura.

Para que seja possível analisar se a velocidade de corrosão será ou não elevada numa determinada estrutura é necessário que se compreendam os mecanismos de penetração dos cloretos no betão. Estes são: permeação, absorção e difusão.

A permeação acontece quando a estrutura tem contacto com água sob pressão, contendo esta cloretos.

Isto acontece com a água do mar, por exemplo. Os cloretos penetram o betão através dos poros por um processo de convecção. Quanto maior a quantidade de água maior a quantidade de cloretos que penetra no betão, acontecendo isto de uma forma proporcional. Quanto maior a pressão hidrostática maior a penetração de cloretos, tornando o caso mais gravoso. No entanto, a penetração de cloretos por permeação vai reduzindo ao longo do tempo dada a reação que acontece entre a pasta de cimento e a água do mar. Esta reação leva à formação de uma camada de brucite e aragonite na superfície do betão e de etringite e brucite nos poros da pasta de cimento.

A penetração de cloretos por absorção dá-se quando existem períodos de molhagem e secagem com água contaminada por cloretos. Aquando da molhagem os cloretos penetram no betão, ficando depositados nos poros quando se dá a secagem da água nos mesmos. Desta forma, com períodos sucessivos de molhagem e secagem, a quantidade de cloretos depositados nos poros vai aumentando, podendo atingir

níveis muito superiores aos verificados no meio exterior. A principal variação do nível de cloretos ocorre na face exterior do betão quando este não se encontra protegido, isto porque os períodos de molhagem e secagem têm maior influência nestas zonas, onde ocorre a lixiviação dos mesmos. Com isto, a maior concentração de cloretos dá-se nas partes mais interiores do betão. O nível de cloretos é, obviamente, dependente da duração dos períodos de molhagem e secagem, da humidade do ar, da porosidade do betão e do teor de humidade do betão.

A difusão é o mecanismo que ocorre quando existem diferenças de níveis de cloretos nas diferentes partes da estrutura. O transporte é realizado pela rede de poros no interior do betão, criando um equilíbrio de concentração de cloretos na estrutura. Para que a difusão aconteça é necessária a existência exista de água nos poros do betão, sendo máxima quando o betão se encontra saturado. A difusão é tanto maior quanto mais poroso for o betão.

Embora estes mecanismos sejam conhecidos, não é ainda possível determinar laboratorialmente a velocidade de penetração dos cloretos. Para tal devem ser realizados ensaios “in situ”. A dificuldade de determinação de velocidade de penetração de cloretos é ainda aumentada com o facto de os mecanismos anteriores poderem ocorrer simultaneamente.

Composição do betão

O betão tem uma grande influência na capacidade de penetração dos cloretos, tendo como variáveis a porosidade do mesmo e a capacidade de fixação dos cloretos pela pasta de cimento. A porosidade depende da relação A/C. Razões A/C baixas são ideais dado que reduzem a quantidade de poros presentes. Quando a porosidade é muito elevada pode formar-se uma rede interna na pasta de cimento, a qual facilita a penetração e deslocação dos cloretos.

Uma razão de A/C mais alta seria vantajosa para o grau de hidratação da pasta de cimento. No entanto, permite também uma maior percentagem de poros, o que não é de todo o ideal. Desta forma é melhor ter uma relação A/C baixa. Desta forma existe a vantagem de a pasta de cimento ficar mais compacta.

Também o período de cura assume relevância, devendo ser adequado, por forma a reduzir a estrutura porosa interna do betão. Quando tal acontece, é formado um gel no interior dos poros, designado por CSH, o qual impede a penetração de cloretos nos mesmos. Períodos de cura adequados permitem também uma boa hidratação das partículas de cimentos, fazendo assim com que o betão tenha uma permeabilidade mais baixa. No entanto, é necessário ter em conta o tipo de cimento utilizado para determinar o tempo de cura e se são utilizadas adições. Estas promovem uma hidratação mais lenta das partículas de cimento. Para a cura do betão é ainda necessário ter em conta a quantidade de cimento utilizado e a razão A/C. A quantidade de cimento, se for reduzida, leva a uma perda de sensibilidade do período de cura, sendo que uma razão A/C superior leva a uma maior sensibilidade relativamente à cura.

A capacidade de fixação de cloretos no betão depende da quantidade e da qualidade do cimento utilizado na produção do mesmo. Afiguram-se assim necessárias precauções na escolha do cimento que se utiliza na produção de uma estrutura, sendo que com o cimento adequado se pode aumentar o período de vida útil da mesma. Com efeito, cimentos com um maior teor de C3A têm uma capacidade de fixação de cloretos superior. Com isto é possível diminuir a penetração de cloretos no betão, dado que a dissolução destes nos poros é menor. O gel CHS referido anteriormente, também possui alguma capacidade de fixação de cloretos. A influência da fixação dos cloretos na velocidade de penetração dos mesmos vai sendo reduzida com o tempo, dado que os limites de capacidade de fixação vão sendo atingidos, tanto pela pasta de cimento (C3A) como pelo gel CHS.

As adições efetuadas ao betão são favoráveis, uma vez que reduzem a penetração dos cloretos. Estas adições podem ser cinzas volantes, escórias e micro sílica. Estas provocam um rearranjo da estrutura porosa diminuindo a quantidade de poros de maiores dimensões em prol de uma maior quantidade de poros de mais pequenos. Levam ainda a um bloqueamento dos cloretos nos poros devido às reações ocorridas, designadas por pozolânicas. Para além dos efeitos anteriores, as adições levam ainda a uma maior proteção das armaduras no interior do betão, fazendo com que a despassivação das mesmas seja mais difícil.

É ainda de relevar a importância da compactação, dado que betões mais compactos têm uma maior resistência à penetração de cloretos e garantem uma maior proteção da armadura no seu interior, ou seja, a despassivação da armadura é mais demorada.

Interação com o ambiente externo

No caso da penetração por cloretos, a localização e distância ao mar têm grande importância. De facto, em estruturas que se encontram perto da costa a penetração de cloretos é superior à verificada em edifícios que se encontram a uma distância maior da mesma. A orientação das fachadas não tem grande influência no valor de penetração de cloretos, uma vez que as fachadas mais expostas, embora tenham uma maior penetração de cloretos devido ao vento, estão também sujeitas a períodos de molhagem por água da chuva maiores, sofrendo assim lavagem de cloretos nas zonas mais superficiais.

No documento INSPEÇÃO E DIAGNÓSTICO DE EDIFÍCIOS DE BETÃO ARMADO: ESTUDO E APLICAÇÃO A UM CASO PRÁTICO (páginas 53-56)