Ataque Químico ao Concreto - DCC

Ataque Químico ao
Concreto
Prof. Dr. Ronaldo Medeiros
Alunos: Ana Lemos, Bárbara Tramontina, Igor Baptista, Luísa Comim,
Priscila Hichmeh
Fonte: http://www.aecweb.com.br/
Deterioração do Concreto
➔
Durabilidade: resistir a processos de deterioração, com desempenho
satisfatório.
➔
Processo de deterioração:
estrutura interna
Poros
agentes degradantes
Intensidade
Ataque Químico
➔
➔
➔
➔
➔
➔
➔
➔
Ataque de Sulfatos
Ataque de Cloretos
Reação Álcali-Agregado
Hidratação de MgO e CaO Cristalinos
Ataque de água pura
Ataque de água do mar
Carbonatação
Ataque por ácidos
Ataque Químico
➔
Concreto: pH básico entre 12,5 e 13,5
pH
→
desestabilização
pH agente agressivo X permeabilidade concreto
➔
Ataque químico
➔
Velocidade de deterioração - ácido
Porosidade
Quantidade
Solubilidade
Ataque por Ácidos
Ácido
+
Concreto
Solúvel
Produtos de
reação
Insolúvel
Produtos de
reação
+
Água
Aumento da
Porosidade
Expansivo
Possível
Dano
Não
expansivo
Sem Dano
(fonte: HUSNI, 2003)
Mecanismos de Atuação
Troca Iônica
Lixiviação
Aumento na
porosidade e
permeabilidade
Perda da
alcalinidade
Expansão
Aumento nas tensões
internas
Perda de massa
Aumento no
processo de
deterioração
Deformação
Perda de
resistência e
rigidez
Fissuração,
lascamento e
pipocamento
Mecanismos de atuação - Troca Iônica
➔
Lixi
viaç
Formação de sais solúveis de cálcio
Ácido + Ca(OH)2
ão
Sal solúvel de cálcio + H2O
Ácidos: clorídrico, sulfúrico, nítrico, acético, fórmico, lático…
Sais solúveis: cloreto de cálcio, acetato de cálcio, bicarbonato de cálcio…
➔
Formação de sais de cálcio insolúveis
●
Não-expansivos
Ácidos: oxálicos, tartárico, húmico,
hidrofluorídrico, fosfórico …
●
Expansivos
Mecanismos de atuação - Lixiviação
➔
Extração de uma substância do meio sólido por meio de dissolução.
➔
Ação de águas puras, carbônicas agressivas e ácidas.
Hidrolisar ou dissolver
➔
Solução em equilíbrio
hidrólise para.
➔ Água corrente ou infiltração:
diluição da solução
continuação da hidrólise.
● Hidrólise só termina quando o Ca(OH)₂ for eliminado por
lixiviação.
Componentes cimentícios expostos à decomposição
Mecanismos de atuação - Lixiviação
➔
Resultados:
●
Geis de sílica e alumina com pouca ou nenhuma resistência
Concreto que perdeu ¼ do seu conteúdo de calcário teve sua resistência reduzida à metade
●
Eflorescência
Interação do produto lixiviado com o CO2
crosta esbranquiçada de CaCO3
Fonte: http://www.cimentoitambe.com.br/
Fonte: http://www.projetoarquitetonico.com/
Mecanismos de atuação - Lixiviação
➔
Ocorrência: intensa em concretos porosos e pouco notada em concreto
compactos
cimento com adições (pozolânico e de alto forno)
➔
Sintomatologia:
◆
◆
◆
◆
◆
superfície arenosa
com agregados expostos
com eflorescência
com elevada retenção de fuligem
com desenvolvimento de fungos e bactérias.
Mecanismos de atuação - Expansão
➔
Ataque por sulfatos, reação álcali-agregado, hidratação tardia de CaO e MgO
livres e corrosão da armadura do concreto.
Águas naturais e industriais
com grande concentração de
sulfato
Ácido Sulfúrico
Chuva ácida, efluentes
de fornos e da indústria
química, esgotos…
Ácido Acético
➔
➔
➔
Ácido orgânico forte.
Indústria petrolífera, de Vinagre, tinturaria.
Baixa perda de massa do concreto, devido baixa solubilidade do Acetato de
Cálcio.
Fonte: http://anav.com.br/painel/dbarquivos/dbanexos/vinegarokj.jpg
Ácido Acético
Reação com concreto inicia com pH 12
Produtos de
corrosão
Solubilização do Hidróxido de Cálcio
Aumento da conectividade dos poros
Mais material lixiviado
macrotrincas e macroporos
Formação de
Sílica Gel
Acetato de
Cálcio
Descalcificação
Ácido Sulfúrico
➔
Chuva ácida:
Água da
chuva
Atmosferas
Urbanas
SO3
➔
➔
+
H2O
Ácido Sulfúrico
→
H2SO
Indústrias diversas;
Biodeterioração (Esgoto):
Bactérias
Quimiolitoróficas
Produzem ácido sulfúrico pela
oxidação de gás sulfídrico
Mecanismo de atuação - Ácido Sulfúrico
➔
Descalcificação do concreto:
◆
Concentração de H2SO4 ≥ 3.9 × 10−32 mol/L
Ca(OH)2 +
H2SO4
Portlandita
CaSO4.2H2O
Gipsita
Aumento da Porosidade
VOLUME
GIPSITA
>
VOLUME
PORTLANDITA
PRESSÃO
INTERNA/
FISSURAS
Ataque por Ácido Sulfúrico
Minerarological and chemical assentment of concrete damaged by the
oxidation of sulfide-bearing aggregates formation on reaction
mechanisms- 2015.
Poder Corrosivo Ácido
Maior
perda de
resistência
Claudia Veppo Gaier. Porto Alegre: Curso de Mestrado Profissionalizante/EE/UFRGS, 2005
Maior
perda de
massa
Esgoto
Esquema didático da corrosão de um duto de concreto por ação dos sulfatos do esgoto, segundo
Ludwig, Russel G. e Almeida, Sérgio A Sá.
Fonte: Getty images
Esgoto
➔
Soluções:
◆
Revestimento PVC
◆
Traço adequado do concreto
Fonte: Getty images
Fonte: Getty images
Esgoto
Bactérias
ÁGUA
Íon sulfato SO₄²⁻
Íon sulfeto S²⁻
Redutoras
ATAQUE AO
CONCRETO
Ácido sulfúrico
H2SO₄
Oxidação
Hidróxido de cálcio
Ca(OH)2
Gás sulfídrico
H2S
Gesso CaSO₄.2H2O
H2O
Usina de açúcar e álcool
➔
Caldo de cana presente no processo de fabricação é ácido e corroe o concreto
Ácido Aconítico
Ácidos orgânicos
Ácido Oxálico
Ácido Citríco
(Fonte: ZAPATA; 2007)
Usina de açúcar e álcool
➔
Usina Dacalda - Jarezinho - PR
Fonte: Tecne
Fonte: Tecne
Usina de açúcar e álcool
➔
Recuperação
Fonte: Tecne
Fonte: Tecne
Poços de Petróleo
Fonte: Getty images
Poços de Petróleo
➔
➔
➔
➔
Pasta de cimento Portland
Vedação
Formação de partículas minerais
Obstrução de espaços
Injeção de vapor
Acidificação
HCl, HF, mud acid, HAc
Detalhe do contato do ácido com a bainha de cimento e o revestimento na acidificação
Poços de Petróleo
➔
Possível solução:
◆
Compósitos Portland-polímero
Esquema de poço com falha de cimentação (adaptado de DOWELL SCHLUMBERGER apud
MARINHO, 2004).
Fonte: Getty images
Urina
-
95% água, 2% uréia
Fosfato, sulfato, amônia, magnésio, cálcio, ácido úrico, creatina, sódio, potássio...
Fonte: flores culturamix
Urina
Fonte: globo.com
Fonte: Gazeta do Povo
Referências
-
-
Proteção do concreto: Uma Necessidade em Indústrias de Celulose e Papel. W.L. Repettte, P.R.L. Helen - São Paulo : EPUSP, 1998.
MEHTA, P.K.; MONTEIRO, P.J.M. Concreto: estrutura, propriedades e materiais. São Paulo: Pini, 1994. 573p.
GAIER, C.V. Análise do Desempenho de Materiais de Reparo Industrializados para Estruturas de Concreto Frente ao Ataque
Químico. 2005. 150f. Trabalho de Diplomação (Mestrado em Engenharia) - Curso de Mestrado Profissionalizante em Engenharia,
Escola de Engenharia, UFRGS, Porto Alegre, 2006.
ZAPATA N. J. G. 2007. ACONITIC ACID FROM SUGARCANE: PRODUCTION AND INDUSTRIAL APPLICATION. Thesis of the
Graduate Faculty of the Louisiana State University and Agricultural and Mechanical College.
Degradation modeling of concrete submitted to biogenic acid attack, Haifeng Yuan, Patrick Dangla, Patrice Chatellier, Thierry
Chaussadent. ELSEVIER JOURNAL.
Avaliação das Características do Concreto quando Submetido à Degradação de Origem Química, Jairo José de Oliveira Andrade,
Francisco Teston Tisbierek, Letícia Ponce Rosa Rather, Thiago Ricardo Santos Nobre.
NÓBREGA, A.C.V. Estudo de Durabilidade Frente ao Ataque Ácido de Compósitos Portland - polímero para cimentação de poços
de petróleo /. - Natal [RN], 2008. 184f.
http://www1.folha.uol.com.br/cotidiano/2009/04/551433-urina-corroi-estrutura-de-viaduto-em-salvador-ba.shtml
http://www.gazetadopovo.com.br/haus/arquitetura/urina-ameaca-estrutura-da-igreja-mais-alta-do-mundo/
http://www.cimentoitambe.com.br/
http://www.projetoarquitetonico.com/
www.madeira.ufpr.br/disciplinasklock/polpaepapel/kraftbranqcinetica.ppt
http://aquarius.ime.eb.br/~webde2/prof/ethomaz/fissuracao/exemplo126.pdf