A corrosão das armaduras de aço, induzida pela penetração de íons cloreto, é reconhecida globalmente como a principal causa de deterioração prematura em estruturas de concreto armado, especialmente em ambientes de alta agressividade (marítimo, industrial, reservatórios de água ou onde se usa sal para derreter gelo). Na Engenharia Diagnóstica, a correta caracterização e quantificação deste ataque não é apenas um registro estático; é uma projeção dinâmica de vida útil.
Relembrando alguns conceitos: o concreto, por sua alcalinidade intrínseca (pH tipicamente entre 12,5 e 13,5, devido ao hidróxido de cálcio, essa alcalinidade estabelece uma camada passivadora protetora sobre o aço. No entanto, a presença de um determinado teor de íons cloreto na superfície do aço, rompe essa película passivadora, criando uma zona anódica com baixo potencial eletronegativo (abaixo dos -350mV) gerando uma pilha de corrosão intensa, ou seja, uma corrosão rápida e grave.
Vamos lembrar que o fator mais relevante para a ativação da corrosão não é o teor total de cloretos totais (existem cloretos no concreto que ficam inertes lá dentro, fisicamente adsorvidos ou como sais de Friedel e insolúveis em água), mas sim os íons cloretos livres (solúveis) que permeiam pelo interior dos capilares do concreto pelo processo da difusão iônica e absorção capilar, até entrar contato direto com a armadura.
Analisando o teor de íons cloretos críticos para as armaduras
Existe uma concentração mínima de cloretos para que haja a despassivação das armaduras. O mecanismo de despassivação é mais precisamente descrito pelo balanço competitivo entre os íons cloreto e os íons hidroxila.
A literatura técnica aponta que a despassivação ocorre quando a relação de Cl- atinge um valor crítico, geralmente entre 0,3% e 6,0% em relação à massa de cimento.
Em um ambiente com baixa reserva alcalina (por exemplo, concreto já parcialmente carbonatado), o limite crítico de cloretos pode ser dramaticamente reduzido.
A norma brasileira NBR 12655 (Concreto de Cimento Portland) estabelece limites máximos permissíveis para o teor de cloretos no concreto, expressos em relação à massa de cimento.
O pesquisador Odd E. Gjørv (2017) indica, em seus estudos, que o valor limite de cloretos (em relação à massa de cimento) situa-se, para a maioria dos concretos convencionais, na faixa de 0,40% com um desvio padrão na faixa de 0,1%.
O Comitê Internacional do Betão CEB (1992) propõe uma representação gráfica muito usada nas literaturas vigentes, novamente, tem-se como valor médio, 0,4% de cloreto sobre a massa de cimento.
Estratégia para Diagnóstico: Campo vs. Laboratório
O protocolo de inspeção para cloretos deve ser sequencial e hierárquico, combinando a rapidez do ensaio em campo com a precisão da quantificação laboratorial.
1. Etapa de Campo: Detecção Qualitativa da Frente de Penetração
O principal objetivo da investigação in situ é mapear a frente de penetração dos íons cloreto
O ensaio de campo, frequentemente realizado por Colorimetria utilizando Nitrato de Prata, tem uma função primordial, mas estritamente qualitativa. Seu principal objetivo é identificar a frente de penetração de cloretos e confirmar a presença dos íons.
Essa análise visual é rápida e fornece uma indicação inicial de onde o risco é mais elevado, orientando a coleta de amostras e direcionando o diagnóstico. No entanto, não quantifica o teor exato.
O procedimento é simples, após a extração de uma amostra de concreto (por exemplo, de um testemunho ou núcleo) perpendicularmente à superfície exposta, a superfície de ensaio é aspergida com o nitrato de prata A reação do AgNO3 com os íons cloreto forma o cloreto de prata, que é insolúvel e de cor branca leitosa.
Limitação Crítica: Este ensaio é estritamente qualitativo. Ele demarca visualmente a profundidade onde os cloretos estão presentes em uma concentração detectável (cerca de 0,1%), mas não fornece a quantificação exata para comparação com o teor de cloretos crítico para as armaduras.
Limitação química: Em casos onde o concreto se encontra carbonatado (com pH inferior a 10), mesmo onde se tenha a presença de cloretos, pode-se ocorrer um falso negativo, onde por conta do pH, não se tem a formação devida do precipitado do cloreto de prata.
Marcus Vinícius Fernandes Grossi, Eng. M.Sc. : O método colorimétrico com Nitrato de Prata é muito impreciso, visto que não há consenso técnico sobre o teor de cloretos que gera o ponto de viragem. Além disso, na presença de carbonatos também há alteração de cor, dando um “falso positivo” para cloretos. Sem falar que variações na concentração de nitrato de prata, interferem no resultado. Por esses motivos, eu prefiro o método quantitativo da norma ABNT.
2. Etapa Laboratorial: Quantificação do teor de cloretos ao longo da profundidade
A tomada de decisão sobre intervenção estrutural deve ser baseada em dados quantitativos precisos.
É indispensável a coleta de pó de concreto em diferentes profundidades a partir da superfície exposta. O método é realizado por perfurações sucessivas ou moagem controlada (gerando amostras em intervalos de cobrimento bem definidos (ex: 0 a 1,5cm, 1,5 a 3,0cm, 3,0 a 4,5cm, etc.).
O teor de cloretos solúveis em água é usualmente determinado pela titulação potenciométrica ou colorimétrica, mas pode ser determinado por técnicas mais avançadascomo DRX ou espectometria.
Com os dados de teor de cloretos em função da profundidade, é traçada a Curva de Penetração de Cloretos ou Perfil de Cloretos.
A Modelagem Matemática: Coeficiente de Difusão e Vida Útil
A Engenharia Diagnóstica mais avançada utiliza a Curva de Penetração para calcular o parâmetro de durabilidade essencial, o Coeficiente de Difusão de íons cloreto no concreto.
O transporte de íons cloreto no concreto é regido, em condições de imersão ou saturação, pela Segunda Lei de Fick da Difusão. A solução simplificada (e mais comum) desta lei, é o modelo de cálculo que relaciona a concentração de cloretos em uma dada profundidade e tempo.
Ao ajustar a Curva de Penetração de Cloretos (os dados laboratoriais) ao modelo matemático, o engenheiro diagnóstico consegue extrair o valor do coeficiente de difusão.
Previsão da Vida Útil
A grande utilidade do coeficiente de difusão é permitir o cálculo do tempo de iniciação da corrosão, que é o tempo necessário para que a concentração crítica de cloretos atinja a profundidade das armaduras.
Com esta modelagem, é possível responder à pergunta mais importante: “Por quanto tempo a estrutura ainda está segura contra a corrosão?”
Na Engenharia Diagnóstica, o ensaio de campo é um farol que orienta, mas o laboratório é o GPS que quantifica o risco real. Tomar decisões de manutenção baseadas apenas em dados qualitativos é um erro com potencial de colapso de durabilidade.
Na sua experiencia, você já lidou com métodos qualitativos ou quantitativos para detectar cloretos? Como foi a experiência, o qualitativo conseguiu fornecer embasamento suficiente? Comente ai.
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Referências
ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas. ABNT NBR 12655:2015. Concreto de cimento Portland — Preparo, controle, recebimento e aceitação — Procedimento. Rio de janeiro,2015
CEB, Durable Concrete Structures—Design Guide, Comité Euro-International du Beton—CEB, Bulletin D’Information 183, Thomas Telford, London, England, 1992.
Gjørv O. E., Durability Design of Concrete Structures in Severe Environments, 2nd ed. Boca Raton, FL, USA: CRC Press, 2017.
Lopes, F. L. C. Desenvolvimento de protótipo de aplicação mobile para estimativa in situ da vida útil de componentes em concreto armado face corrosão induzida por cloretos, via ensaios não destrutivos. 104. Monografia (Bacharelado em Engenharia Civil) – Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Sergipe – Campus Aracaju. 2022
LOPES, F. L. C. OLIVEIRA M. M. B. MATOS N. S. C. CARVALHO E. M. “Aplicação de metodologia baseada em critérios empíricos para priorização de inspeções diagnósticas em reservatórios de água, em Sergipe.” Anais do XVI Congresso Latinoamericano de Patología de la Construccíon & XVIII Congresso de Control en la Construcción. ISBN 978-65-86819-19-9. 2021. DOI: https://doi.org/10.4322/conpat2021.688. 2173-2185p.
