Durabilidade de Estruturas de Betão
17 Outubro, 2011.
Uma estrutura de betão é considerada durável se durante a sua vida conserva os requisitos de projecto em termos de segurança, de funcionalidade e estética, sem custos de manutenção não previstos. A durabilidade de uma estrutura de betão armado (ou betão pré-esforçado) dependerá quer da deterioração física, química e/ou biológica do betão (de recobrimento), quer da corrosão das armaduras, podendo, qualquer desses dois factores, comprometer tanto a estrutura, em termos de resistência e rigidez (dos materiais, das secções transversais e dos vários elementos estruturais que compõem essa estrutura) como também as condições superficiais e, assim, definir o desempenho dessa estrutura.
No início da utilização do betão armado como material de construção, os construtores conseguiam obter apenas betão e ligantes de baixas resistências e então, as peças eram fabricadas com grandes secções e usadas maiores dosagens de cimento, as espessuras de recobrimento eram maiores e a colocação de betão era muito cuidada, embora as técnicas de compactação ainda fossem rudimentares. Como as armaduras utilizadas eram de aço macio o betão não apresentava, em geral, fendilhação. Todos estes factores concorriam para que a duração das armaduras fosse muito longa tendo-se quase pensado que o betão seria de duração ilimitada. De facto a durabilidade não era explicitamente considerada mas era como que uma consequência do betão que se fabricava então, cujo critério de aceitação era baseado na resistência. Por outro lado os ambientes a que o betão estava sujeito ainda se encontravam livres do fenómeno da poluição.
Com o aprofundar dos conhecimentos sobre o betão, a sua composição, as propriedades dos ligantes e consequente melhoria de todas estas características que levou a um aumento da resistência à compressão do betão e ainda com o aperfeiçoamento dos métodos de calculo de estruturas, a secção das peças de betão armado foi diminuindo.
Foi também aumentando a quantidade de armadura colocada por área da secção de betão, dificultando a passagem e acomodação de betão fresco, tendo, este facto levado à utilização de sobre dosagens de água e de elementos finos, usando-se também espessuras de recobrimento sucessivamente mais pequenas.
Entretanto também se foi instalando uma sobre confiança no meio técnico ligado ao fabrico de betão armado, tendo como consequência uma certo relaxamento relativamente aos requisitos e cuidados de construção, sobretudo nas zonas mais armadas da estrutura. Começaram também a proliferar as construções de betão pré-esforçado, com secções de betão mais reduzidas e com o aço sujeito a tensões elevadas, tornando-o ainda mais sensível a fenómenos de corrosão. Também começaram a ser utilizados certos adjuvantes e aditivos sem se conhecerem bem os seus efeitos.
Todos estes factores concorreram para que a protecção natural das armaduras pela elevada alcalinidade do betão envolvente, deixasse de ser tão eficaz como no início da utilização do betão armado para além de que os níveis de poluição (agressividade) foram também crescendo e em consequência começaram-se a verificar acidentes em estruturas relativamente recentes. Constatou-se então que o betão também envelhece e que, para além dos cuidados a ter na sua composição, execução e cura é também necessário ter em conta o seu envelhecimento, isto é, proceder à manutenção da estrutura, visto esta se degradar mais ou menos consoante o ambiente a que está sujeita. Surgiu assim uma noção nova associada ao betão – a durabilidade.
Definindo “desempenho” como a capacidade de uma estrutura satisfazer os fins para que foi projectada, sob o ponto de vista de segurança, funcionalidade e aspecto geral, é opinião geral que, devido aos efeitos complexos do meio ambiente sobre as estruturas de betão e às reacções destas a esses efeitos, O desempenho de estruturas de betão ao longo da sua vida não pode ser melhorado apenas pelo aumento de
qualidade dos materiais utilizados. Para se conseguir um melhor desempenho terá que se actuar: em fase de projecto de estrutura e arquitectura, a nível de processos de execução da obra e nos procedimentos relativos à inspecção e manutenção (incluindo manutenção preventiva).
As inter-relações entre os principais factores que influenciam a durabilidade e as suas consequências em termos de desempenho podem-se resumir da seguinte maneira:
- Projecto estrutural (principalmente pormenorização e cofragem)
- Materiais (principalmente betão e armaduras)
- Execução (principalmente desempenho dos operários)
- Cura (principalmente humidade e calor)
Estes quatro factores influenciam fortemente a qualidade da estrutura do betão no sentido em que definem a natureza e distribuição dos poros e, portanto, a maior ou menor influencia dos mecanismos de transporte de substancias nessa rede porosa, levando a uma deterioração física, química e/ou biológica mais ou menos rápida do betão assim como a corrosão das armaduras, isto é, a uma maior ou menor durabilidade da estrutura de betão.
O desempenho da estrutura envolve fundamentalmente as noções de segurança (e portanto resistência), de funcionalidade (rigidez) e também do aspecto geral (superficial) e, assim, depende da durabilidade da estrutura, sendo consequência dos graus de deterioração do betão e corrosão das armaduras e, eventualmente, de natureza e distribuição dos poros.
A deterioração das estruturas de betão é muito afectada pelo transporte de gases, de água e de agentes agressivos dissolvidos na água. A maior ou menor facilidade deste transporte depende basicamente da rede porosa e das condições ambientais à superfície do betão. Evidentemente que a presença de água e humidade é O elemento preponderante que define os vários processos de deterioração (excluindo a deterioração mecânica). O transporte de égua no seio do betão é determinado pelo tamanho e tipo de poros, sua distribuição e pelas (micro e macro) fendas existentes e é por essa razão que se torna imprescindível o controlo da natureza e distribuição dos poros e fendas, em termos de obtenção de uma estrutura durável.
Na realidade o estudo da durabilidade do betão tem evoluído nos últimos anos graças ao aprofundar dos conhecimentos dos mecanismos de transporte através dos poros e fendas de gases e líquidos agressivos.
Essa evolução de conhecimentos permitiu associar o factor tempo aos modelos matemáticos que expressam quantitativamente esses mecanismos e assim avaliar a vida útil, expressa em número de anos, em função do ambiente a que a estrutura de betão estará sujeita.
A Vida Útil de uma estrutura de betão armado ou pré-esforçado, é o período de tempo durante o qual a estrutura conserva os requisitos de segurança, funcionalidade e estéticos definidos em projecto, sem custos de manutenção adicional.
Haverá portanto necessidade de, por um lado, avaliar e classificar o grau de agressividade do ambiente e, por outro lado, conhecer o betão e a estrutura, para inferir da sua durabilidade e portanto do seu desempenho.
Uma estrutura de betão armado sendo susceptível de se degradar devido sobretudo a deterioração do betão de recobrimento ou à corrosão da armadura como consequência do meio ambiente em que se encontra, é habitual, hoje em dia a separação em termos de durabilidade, de betão resistente a meios agressivos que ataquem sobretudo o betão de recobrimento e betão resistente a meios agressivos que ataquem principalmente as armaduras.
A acção dos ácidos, sulfatos, gelo/degelo e a reacção alcalis-agregado atacarão fundamentalmente, do ponto de vista físico, químico e/ou biológico o betão de recobrimento e, secundariamente, as armaduras.
Relativamente ao ataque das armaduras, os principais agentes agressivos são o dióxido de carbono e os iões cloreto. Embora não deteriorem o betão de recobrimento em si, destroem a película passiva protectora, das armaduras, por diminuição da alcalinidade do betão envolvente. No caso dos cloretos estes intervém, de facto, nas reacções de dissolução do ferro e em qualquer dos casos, após despassivação e necessário verificarem-se condições suficientes de humidade e oxigénio para se processar a corrosão.
Na fase de projecto de uma determinada estrutura e com base nas solicitações do tipo mecânico e ambiental a que estará sujeita, são definidos os requisitos de segurança e funcionalidade. Vida Útil da estrutura será então o período de tempo durante o qual a estrutura satisfaz esses requisitos de segurança, de funcionalidade e estéticos, sem custos de manutenção não previstos, isto e, o período de tempo durante o qual o desempenho da estrutura é satisfatório (superior ao mínimo aceitável).
Considera-se que a estrutura mantém as características iniciais de projecto até o grau de deterioração atingir um certo limite (mínimo aceitável) que irá depender de inúmeros factores tais como: tipo de elemento estrutural (viga, pilar, etc.), do aspecto exterior (estético), riscos de desprendimento de pedaços de betão, etc.
A vida residual de uma estrutura de betão armado ou pré-esforçado será o período de tempo contado a partir do momento em que o desempenho da estrutura se torna inaceitável. Então ter-se-á de intervir e proceder a reparações repondo novamente condições de segurança funcionalidade ou estéticas, semelhantes às do projecto ou mesmo superiores.
A grande maioria dos casos de degradação de estruturas é atribuído à corrosão das armaduras por perda de passivação resultante da carbonatação ou penetração de cloretos no betão de recobrimento.
Autor: Maria Joana Álvares Ribeiro de Sousa Coutinho
Excerto Adaptado
Imagens: ALMK, Scives Reinforcement, Ulam
Outros artigos interessantes:
Tópicos Relacionados
- Técnicas de reforço de elementos de betão armado com fibras de carbono- O Reforço de Betão com Fibras Metálicas
- Resistência de Betão Reforçado com Mantas de Fibras de Carbono
- Os Novos Desafios do Cálculo Automático na Engenharia de Estruturas
- Ist promove fiabilidade e análise de risco no contexto da reabilitação
- Utilização de sistemas passivos para mitigação de vibrações dinâmicas em edif
- Inspecção, detecção de anomalias e reabilitação de Obras de Arte
- Mecanismos de Rotura de Paredes de Alvenaria de Pedra
- A Utilização de Granito na Construção
- Momento fletor em Paredes de Alvenaria Estrutural
Últimos Tópicos
- Técnicas de reforço de elementos de betão armado com fibras de carbono- O Reforço de Betão com Fibras Metálicas
- Resistência de Betão Reforçado com Mantas de Fibras de Carbono
- FIG - Young Surveyors Network
- Um Apartamento de 280 milhões no Mónaco
- Os Novos Desafios do Cálculo Automático na Engenharia de Estruturas
- Os mais pequenos hotéis do mundo - Fazendo uso da modularidade
- Encontro Técnico sobre Poluição difusa – desafios para o futuro
- 7as Jornadas Tecnológicas na Maia
- Ist promove fiabilidade e análise de risco no contexto da reabilitação
Artigos Relacionados
- Hovenring – Uma Passagem Pedonal Suspensa na Holanda- Abutments 1.2.1 – Dimensionamento de Encontros de Obras de Arte
- Cross Sections 1.2.2 – Desenho Automático de Secções de Obras de Arte
- Elevations 1.2.1.0 – Cálculo de Cotas Altimétricas em Projeto de Obras de Arte
- Radyss 1.2.1.0 – Análise Dinâmica de Pontes Ferroviárias de Vãos Simplesmente Apoiados
- Colapso de Viaduto na China
- Construção da Ponte Suspensa para a Ilha Russky
- H60 Calculator
- West Point Bridge Designer 2012
- Grafeno no Revestimento Anti Corrosão de Estruturas Metálicas
Vídeos Relacionados
- Um dos Maiores Ensaios Sísmicos do Mundo- Rotação de Ponte em Bratislava
- Construção de Arcos com Blocos de Betão
- Universidade da Califórnia Cria Micro-Treliça Metálica
- A Ponte Pedonal Mais Perigosa do Mundo
- Viaduto com 130 anos é Substituído no Reino Unido
- Fabrico de Perfis Metálicos para Estruturas
- A Ponte Russa Dançante
- Transporte e Montagem de Passagem Pedonal Metálica
- Construção de Passagem Ferroviária em Betão Armado