Ensaio de durabilidade
A carbonatação não prejudica o concreto, e sim o aço dentro dele. O ensaio mede até onde a frente já avançou em relação ao cobrimento e, com a idade da estrutura, permite estimar quanto tempo falta para a armadura perder a proteção.
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O gás carbônico (CO₂) do ar, vindo de escapamentos, chaminés, queimadas e da própria respiração, penetra pelos poros do concreto e reage com a portlandita, o hidróxido de cálcio da pasta de cimento. O produto é o carbonato de cálcio, que se precipita nos poros:
Ca(OH)₂ + CO₂ + H₂O → CaCO₃ + 2H₂O
O carbonato de cálcio reduz a porosidade e aumenta a dureza superficial do concreto. Mas, por ser menos alcalino, derruba o pH da matriz de cerca de 12 para menos de 9.
É aí que está o problema. Em meio alcalino, o aço fica coberto por uma película de óxidos que o protege, a chamada passivação. Quando a frente de carbonatação alcança as armaduras, essa película deixa de ser estável: o aço se despassiva e fica suscetível à corrosão.
A corrosão por carbonatação é do tipo generalizada. Como a frente avança de modo relativamente uniforme, formam-se inúmeras micropilhas espalhadas pela armadura, e o processo costuma ser mais brando e constante do que o provocado por cloretos.
Garagens, estruturas industriais e fachadas de concreto aparente em meio urbano estão entre as mais suscetíveis. Vale atenção também aos microclimas: locais com mais CO₂ ou umidade localizada, e regiões que passaram por queima de materiais ou incêndio.
A análise é amostral e deve respeitar a particularidade de cada local: uma garagem exposta às intempéries não se comporta como uma garagem coberta, nem como um pavimento-tipo.
Fotografe a condição original do elemento: revestimentos, fissuras, infiltrações e o ambiente ao redor.
Localize as barras com pacômetro ou georradar e marque na superfície as posições das armaduras principais e secundárias.
Abra o cobrimento no encontro da armadura principal com a secundária. Em pilares e vigas, faça a quebra na aresta. Exponha as barras o suficiente para medir a bitola.
Remova o pó com soprador e pincel, principalmente ao redor das armaduras, e fotografe a área limpa.
Com o paquímetro e um nível de mão ou régua, meça o diâmetro e o cobrimento das armaduras principais e secundárias.
Borrife a solução alcoólica a 1% a uma distância de 10 a 15 cm, cobrindo toda a área. A reação leva de 5 a 10 segundos; não espere mais de 10 minutos para medir.
Meça pelo menos três frentes de carbonatação na janela de ensaio, para obter a média e a variação do ponto.
Lave a área para remover o reagente e recomponha a região com argamassa estrutural tixotrópica.
A fenolftaleína é um indicador de pH que fica rosa em meio alcalino, acima de pH 10. O concreto não carbonatado fica rosa; o carbonatado não muda de cor.
Segurança: a solução de fenolftaleína é inflamável, causa lesões oculares graves, é tóxica para a pele e é considerada cancerígena. Use óculos de ampla visão, máscara PFF2 com filtro químico, luvas nitrílicas e manga longa.
O ensaio também pode ser feito em testemunhos extraídos da estrutura: depois de secar a superfície, a fenolftaleína é aplicada na lateral do testemunho. É uma boa opção quando a extração já está prevista para o rompimento.
O primeiro indicador é o coeficiente de variação das leituras do ponto. Abaixo de 15%, a carbonatação é homogênea e a previsão fica mais confiável. Acima de 15%, há sinal de concreto segregado, microclima ou porosidade variável, e a média pode não ser segura.
Para estimar a evolução, o modelo mais usado é o de Tuutti, baseado na primeira lei de Fick: Fc = k · √t, em que Fc é a frente de carbonatação, t é o tempo de exposição em anos (em geral, a idade da estrutura) e k é o coeficiente de carbonatação, em mm/ano½.
Com a frente medida e a idade conhecida, obtém-se k. Com k e o cobrimento, calcula-se a idade em que a frente alcançará a armadura. A diferença para a idade atual é a vida útil residual.
Exemplo: pilar de viaduto com 22 anos, frente média de 18,7 mm e cobrimento de 25 mm na armadura secundária. O coeficiente é k = 3,98 mm/ano½, a frente alcança a armadura aos 40 anos, e a vida útil residual é de 18 anos.
| Tempo até a despassivação | Risco e ação sugerida |
|---|---|
| Armadura já despassivada | Corrosão potencialmente iniciada: intervenção imediata, em até 6 meses |
| 0 a 5 anos | Risco alto: intervenção urgente |
| 5 a 15 anos | Risco moderado: intervenção preventiva |
| 15 a 30 anos | Risco baixo: monitoramento preventivo |
| Mais de 30 anos | Risco irrelevante |
Quando há dados de vários elementos, dá para ir além da média: tratando a frente e o cobrimento como variáveis com dispersão, calcula-se a probabilidade de despassivação ao longo do tempo. No mesmo exemplo, com desvios de 7 mm na frente e 5 mm no cobrimento, a probabilidade de falha na idade atual já é de 23%, apesar dos 18 anos de vida útil residual.
O custo de intervir em uma estrutura cresce em progressão geométrica a cada fase que se deixa passar. Identificar o momento da despassivação permite agir na fase preventiva, quando a estrutura ainda parece perfeita.
| Estágio | Custo relativo e ações típicas |
|---|---|
| Projeto e execução | 1 — controle tecnológico e conferência de cobrimentos |
| Prevenção (Pf menor que 10%) | 5 — pinturas, hidrofugantes e inibidores de corrosão |
| Correção (Pf entre 10% e 50%) | 25 — reparos localizados após a despassivação |
| Renovação (Pf maior que 50%) | 125 — reforço e substituição de armaduras |
O cruzamento muda a decisão. Um elemento com 18 anos de vida útil residual pela carbonatação, mas com potenciais abaixo de −350 mV e resistividade menor que 10 kΩ·cm, já está corroendo por outra via e pede intervenção imediata.
Um cuidado: a camada carbonatada é mais dura e eleva o índice esclerométrico. Faça o ensaio de carbonatação junto com a esclerometria para não superestimar a resistência do concreto.
O ensaio ainda não tem norma brasileira específica. Ele se apoia em práticas recomendadas e em documentos internacionais:
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Em campo
Cada ponto de ensaio guarda as frentes medidas, o cobrimento e a bitola das armaduras principal e secundária, com as fotos da quebra e da aspersão.
Análise
A plataforma calcula o coeficiente de carbonatação, projeta o avanço da frente e classifica o risco de despassivação do ponto.
Estrutura
A análise geral reúne os pontos por elemento e por local, com estatísticas e a curva de probabilidade de despassivação ao longo do tempo.
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É o ensaio que mede até que profundidade o concreto já foi carbonatado. Borrifa-se fenolftaleína alcoólica a 1% sobre concreto recém-exposto: a região que não muda de cor está carbonatada, e a que fica rosa ainda é alcalina.
A fenolftaleína é um indicador de pH que fica rosa em meio alcalino, acima de pH 10. O concreto não carbonatado tem pH em torno de 12 e por isso muda de cor; o carbonatado, com pH abaixo de 9, permanece incolor.
Recomenda-se ensaiar no mínimo 30% dos elementos de cada local com as mesmas condições de exposição. Se o coeficiente de variação dos resultados passar de 15%, a amostra deve ser ampliada ou o local dividido.
Com a frente medida e a idade da estrutura, calcula-se o coeficiente de carbonatação pelo modelo de Tuutti (Fc = k·√t). Com esse coeficiente e o cobrimento, obtém-se a idade em que a frente alcançará a armadura. A vida útil residual é essa idade menos a idade atual.
Ainda não há norma brasileira específica. O ensaio se apoia nas práticas recomendadas do IBRACON e em documentos como a EN 14630 e os Model Codes da fib.
Não necessariamente. A carbonatação é o gatilho: indica que a proteção alcalina foi rompida. Para saber se há corrosão ativa e em que ritmo, cruzam-se os ensaios de potencial de corrosão e de resistividade elétrica.
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