O concreto enquanto novo e em bom estado possui pH elevado e alta resistividade elétrica. Essas características conferem excelente proteção contra a corrosão para as ferragens de reforço nele embutidas. Com o passar do tempo o concreto pode absorver água, CO2, cloretos e outros poluentes. Essa contaminação reduz o pH e a resistividade elétrica do concreto.
Quando isso acontece o concreto se transforma em um excelente eletrólito, permitindo o funcionamento das pilhas de corrosão. Para proteger as ferragens contra a corrosão a melhor solução consiste na utilização de anodos galvânicos, desenvolvidos especialmente para essa finalidade. Os anodos podem ser instalados com as armaduras de aço expostas (durante a construção e durante os serviços de recuperação estrutural) ou sem a necessidade de quebrar o concreto para deixar as ferragens aparentes.
Corrosão das ferragens
A absorção de água, cloretos, CO2 e outros poluentes é muito comum de acontecer, sendo a principal causa de deterioração das obras de concreto.
A água, os cloretos e os poluentes de um modo geral diminuem a resistividade elétrica do concreto, permitindo que as pilhas de corrosão funcionem com facilidade.
As equações de corrosão, nesses casos, são bastante conhecidas.
Muito importante observar que o ion cloreto não é absorvido nessa reação, permanecendo presente no concreto indefinidamente, permitindo o funcionamento cada vez mais ativo das pilhas de corrosão. Veja abaixo:
Fe => Fe++ + 2e-
½ O2 + H2O + 2e- => 2OH- Fe++ + 2Cl- => FeCl2
FeCl2 + 2OH- => Fe(OH)2 + 2Cl- 2Fe(OH)2 + ½ O2 => Fe2O3 + 2H2O
Já a absorção de CO2 provoca a carbonatação do concreto, diminuindo o pH e despassivando o aço, de acordo com a equação abaixo, também muito conhecida:
Ca(OH)2 + CO2 (pH>12) => CaCO3 + H2O (pH<9)
O produto de corrosão formado ocupa um volume muito maior que a massa de ferragem corroída e o concreto estoura, permitindo a entrada de mais água, cloretos, CO2 e poluentes, alimentando o processo de corrosão.
As fotos abaixo são bastante ilustrativas. Todos nós estamos acostumados a observar essa situação em pontes, viadutos e edificações de um modo geral.
Como proteger as ferragens
Para proteger as ferragens contra a corrosão a única solução que realmente funciona consiste na utilização de anodos galvânicos de liga especial de zinco de alto potencial, fabricados especialmente para essa finalidade.
Esses anodos, importados pela nossa empresa e disponíveis aqui no Brasil, utilizam um encapsulamento especial com argamassa apropriada de pH elevado, com a finalidade de mantê-los permanente ativados dentro do concreto.
Experiências práticas mostram que os anodos de zinco, quando utilizados diretamente em contato com o concreto, sem o encapsulamento, ficam passivados em pouco tempo, deixam de funcionar corretamente e não fornecem proteção adequada às armaduras. Por esse motivo os anodos nunca devem ser instalados diretamente em contato com concreto, sem esse encapsulamento, sob pena de tornarem-se imprestáveis.
O núcleo de cada anodo é fundido com uma alma de arame recozido, para permitir que sejam amarrados nas ferragens com facilidade. Esses anodos podem ser fabricados em vários tipos, formatos e tamanhos, dependendo da aplicação que se deseja.
Veja alguns exemplos:
Quando instalar os anodos
Os anodos galvânicos podem ser instalados em três situações diferentes:
- Em estruturas novas, durante a construção e antes da concretagem.
- Durante os trabalhos de recuperação estrutural, com as ferragens aparentes.
- Nos locais onde a corrosão ainda não aflorou, sem a necessidade de quebrar o concreto para expor as ferragens.
Instalação dos anodos galvânicos em obras novas
Veja abaixo alguns exemplos de instalação dos anodos galvânicos em estruturas novas, durante a armação das ferragens e antes da concretagem.
Instalação dos anodos galvânicos durante as atividades de recuperação estrutural
Nos serviços de recuperação estrutural, a interface entre o concreto antigo e o novo concreto de recuperação adiciona pilhas importantes de corrosão às ferragens. A instalação de anodos galvânicos nessas regiões é de fundamental importância para evitar novos e ainda mais severos problemas de danos por corrosão. Devemos sempre aproveitar que as ferragens estão expostas e instalar os anodos de proteção catódica, com facilidade e baixo custo, antes da concretagem dos locais recuperados. Assim sendo, podemos afirmar com segurança que não existe nenhuma justificativa, nem técnica e nem econômica, para que esse procedimento não seja adotado durante as atividades de recuperação estrutural.
Veja essas fotos da instalação dos anodos durante os serviços de recuperação estrutural e verifique como é simples adotar esse procedimento.
Instalação dos anodos sem que as ferragens estejam aparentes
Os anodos também podem ser instalados sem que as ferragens estejam expostas e sem a necessidade de quebrar o concreto. Isso acontece, com muita frequência, em colunas, vigas, pilares e paredes, onde são diagnosticados problemas de corrosão mediante medições dos potenciais da armadura em relação ao concreto, o chamado potencial de corrosão. Nesses casos são feitos furos na estrutura de concreto para a instalação de anodos cilíndricos, especialmente desenvolvidos para essas aplicações. O cabo elétrico do anodo é ligado eletricamente à ferragem com uma técnica especial, sem a necessidade de expor o aço.
Veja os exemplos abaixo:
Proteção catódica por corrente impressa
Para o caso de grandes estruturas o sistema de proteção catódica mais indicado pode ser o sistema do tipo por corrente impressa, onde são utilizados anodos inertes especiais alimentados por um ou mais retificadores de corrente.
A definição do método mais indicado de proteção catódica (galvânica ou por corrente impressa) depende de um estudo criterioso onde são analisadas as vantagens técnicas e econômicas de cada método para uma determinada estrutura de concreto.
Medições dos potenciais de corrosão das ferragens
Para a avaliação e estudo de corrosão das ferragens de uma determinada estrutura de concreto utilizamos sempre a análise dos potencias ferragem em relação ao concreto (potenciais de corrosão), medidas com o auxílio de um voltímetro de alta impedância e um eletrodo de referência de Cu/CuSO4, de acordo com a Norma ASTM C876-15 (Standard Test Method for Corrosion Potentials Uncoalted Reinforced Steel in Concrete).
Nesses casos, as seguintes situações podem ocorrer:
- Potencial mais negativo que -350mV (alto risco de corrosão, corrosão ativa)
- Potencial entre -350mV e -200mV (médio risco de corrosão, corrosão moderada)
- Potencial menos negativo que -200mV (baixo risco de corrosão, ferragem passivada)
Normas técnicas
Além da Norma ASTM C 876-15, as seguintes normas e standards são utilizadas para a aplicação de proteção catódica em estruturas de concreto:
Norma ISO12696:2016
(Cathodic Protection of Steel in Concrete)
Standard NACE SP0187-2017
(Design for Corrosion Control of Reinforcing Steel in Concrete)
Standard NACE SP0112-2017
(Corrosion Management of Atmosferic Exposed Reinforced Concrete Structures)
Standard NACE SP0290-2007
(Impressed Current Cathodic Protection of Reinforcing Steel in Atmosfhericaly Exposed Concrete Structures)
Standard NACE SP0408
(Cathodic Protection of Reinforcing Steel in Buried or Submerged Concrete Structures).
Procedimento recomendado
O procedimento que temos utilizado com frequência e que recomendamos adotar para o estudo, projeto, fornecimento e instalação do sistema de proteção catódica em estruturas de concreto é o seguinte:
- Primeira Etapa: análise dos desenhos, inspeção visual, medições dos potenciais das ferragens e demais medições de campo.
- Segunda Etapa: análise das informações de campo e elaboração do projeto de proteção catódica, com definição do tipo de proteção a ser utilizado (galvânico ou corrente impressa), especificação dos materiais, desenhos e instruções de instalação.
- Terceira Etapa: fornecimento dos materiais e instalação dos anodos, incluindo os Certificados de Garantia.
Conclusões
Os problemas de corrosão em estruturas de concreto são bastante frequentes e precisam ser estudados com muito cuidado, sendo importante que sejam diagnosticados corretamente.
A utilização de proteção catódica com o uso de anodos galvânicos (proteção catódica galvânica) ou, em situações especiais, com anodos inertes e retificadores de corrente (proteção catódica por corrente impressa) é a uma solução importante, que nos permite garantir resultados confiáveis ao longo dos anos.
A instalação de proteção catódica pode sempre ser complementada com outros métodos de proteção contra a corrosão, como a utilização de concretos especiais, injeção de polímeros, pintura, revestimento e galvanização das armaduras, mas é a única solução que pode ser utilizada.
isoladamente com segurança e total garantia, sem a utilização de qualquer outra medida de proteção.
A instalação de anodos galvânicos é sempre recomendada em todas as atividades de recuperação estrutural e de extrema importância para evitar a continuidade dos processos corrosivos em estruturas de concreto de um modo geral, antes mesmo que os primeiros sinais de deterioração comecem a aparecer.
Nessas situações as medições dos potenciais de corrosão são de extrema importância para o estudo e elaboração de um diagnóstico preciso.
Referências
- Gomes, Luiz Paulo, How to Preserve Concrete Structures With Galvanic Anodes for Cathodic Protection. Artigo Técnico publicado na revista IPCM – PROTECTIVE COATINGS, Edição No. 27, October 2018.
- Gomes, Luiz Paulo, Come Preservare Le Struture in Cemento Con Gli Anodi Galvanici Di Protezione Catodica, Artigo Técnico publicado na revista IPCM – PROTECTIVE COATINGS, Edição No. 27, October 2018, Edição Italiana.
- Gomes, Luiz Paulo, Cómo Mantener las Estructuras de Hormigón Con Ánodos Galvánicos de Protection Catódica, Artigo Técnico publicado na revista IPCM – PROTECTIVE COATINGS, Edição No. 11, Agosto 2018, Edição para a América Latina.
- Gomes, Luiz Paulo, The Importance for Cathodic Protection for the Modern World. Artigo Técnico publicado na revista IPCM – PROTECTIVE COATINGS, Edição No. 28, December 2018.
- Gomes, Luiz Paulo, L´ímportanza Della Protezione Catodica Per Il Mondo Moderno. Artigo Técnico publicado na revista IPCM – PROTECTIVE COATINGS, Edição No. 28, December 2018, Edição Italiana
- Gomes, Luiz Paulo, Protecting Underground Pipelines Against Corrosion and Electrical Interference. Artigo Técnico publicado na revista IPCM – PROTECTIVE COATINGS, Edição No. 26, June 2018.
- Gomes, Luiz Paulo, La Protezione Delle Condotte Interrate Dalla Corrosione e Dalle Interferenze Elettriche, Artigo Técnico publicado na revista IPCM – PROTECTIVE COATINGS, Edição No. 26, June 2018, Edição Italiana..
- Gomes, Luiz Paulo, Sistemas de Proteção Catódica, livro publicado pela IEC-INSTALAÇÕES E ENGENHARIA DE CORROSÃO LTDA, 1970.