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ISSN 0103-9830

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Diretor: Prof. Dr. Antônio Marcos de Aguirra MassolaVice-Diretor: Prof. Dr. Vahan Agopyan

Chefe do Departamento: Prof. Dr. Alex Kenya AbikoSuplente do Chefe do Departamento: Prof. Dr. João da Rocha Lima Junior

Conselho EditorialProf. Dr. Alex AbikoProf. Dr. Francisco CardosoProf. Dr. João da Rocha Lima Jr.Prof. Dr. Orestes Marraccini GonçalvesProf. Dr. Antônio Domingues de FigueiredoProf. Dr. Cheng Liang Yee

Coordenador TécnicoProf. Dr. Alex Abiko

O Boletim Técnico é uma publicação da Escola Politécnica da USP/Departamento deEngenharia de Construção Civil, fruto de pesquisas realizadas por docentes epesquisadores desta Universidade.

Este texto faz parte da dissertação de mestrado, de mesmo título, que se encontra àdisposição com os autores ou na biblioteca da Engenharia Civil.

5(6802

O trabalho em questão se insere na linha de materiais e componentes de construção civil,

especificamente na sub-área “Durabilidade das Estruturas de Concreto Armado”, tendo

por tema o estudo da difusão de oxigênio no concreto. Apresenta-se uma revisão

bibliográfica sobre os fatores que influenciam a difusão de oxigênio em pastas,

argamassas e concretos, apresentando resultados de vários trabalhos. Ao final são

apresentados e discutidos resultados de uma avaliação experimental que observou o

comportamento de concretos com diferentes porosidade (variação da relação

água/cimento), concretos de diferentes trabalhabilidade (variação do abatimento) e

concretos com diferentes teores de umidade.

Apesar dos resultados indicarem a influência da relação água/cimento e do abatimento, o

teor de umidade é a variável que mais influenciou na difusividade de oxigênio no

concreto.

$%675$&7

The present study give support to the “Materials and Components of Civil Construction”

area, inside of the, “Durability of Reinforced Concrete Structures”. The, paper discusses

results of oxygen diffusion through paste, mortar and concrete of the others workers

Besides, the paper presents the results of the concrete apparent oxygen diffusion through

eletrochemical technique. The metodology was applied on concretes with differents

microstructures and exposed to the unlike humidity conditions. The microstructures, was

changed by water/cement and paste cement variation (slump modification). The influence

of this variables on concrete oxygen diffusion, as well as on steel corrosion process, is

analysed. The, trends indicate the influence of the water/cement and slump, but the bigger

influence on the, concrete oxygen diffusion is associate to humidity conditions changes.

,1752'8d­2

O processo da corrosão das armaduras no interior do concreto, tal qual a maioria dos

metais em contato com meio aquoso, ocorre por mecanismos eletroquímicos. Em outras

palavras, é uma reação química que envolve a condução de cargas (elétrons) entre dois

metais, ou entre partes diferentes de um mesmo metal, e a circulação de íons em um

eletrólito. No caso das armaduras das estruturas de concreto, a solução contida nos

poros do concreto atua como eletrólito e a condução de elétrons se dá entre regiões

diferentes do mesmo metal, onde em uma região ocorre as reações de perda de elétrons

(região anódica) e em outra as reações de consumo de elétrons (região catódica). Na

região anódica ocorrem as reações de oxidação do metal, que consiste na dissolução do

átomo metálico, ou seja, liberação de íons metálicos para o eletrólito e fluxo de elétrons

através do eletrodo (metal) para a região catódica. Na região catódica ocorrem as

reações de redução dos íons presentes no eletrólito. A redução de oxigênio é a reação

catódica que ocorre no caso da armadura do concreto. (GONZÁLEZ; OTERO; FELIU;

LÓPEZ, 1993)

Em condições normais a armadura no interior do concreto encontra-se protegida química

e fisicamente. A proteção física se deve à barreira que o concreto de cobrimento exerce à

penetração de agentes agressivos desencadeadores da corrosão, tais como os íons

cloreto e o dióxido de carbono (CO2), e também à restrição ao acesso de oxigênio, objeto

principal de estudo do presente trabalho e que desempenha um importante papel no

processo de corrosão. A proteção química é fornecida pela fase aquosa, contida nos

poros, que possui elevada alcalinidade, o que favorece a formação de uma camada de

óxidos de ferro estáveis, compacta e aderente sobre a superfície do aço, chamada de

camada de passivação (ACI, 1990).

Essa situação de proteção em que a armadura se encontra no interior do concreto pode

manter-se indefinidamente desde que o concreto apresente boa qualidade, não fissure e

não tenha as suas características físicas ou mecânicas alteradas devido à ação de

agentes agressivos (ANDRADE, 1984). No entanto, devido à sua estrutura porosa, o

concreto não funciona como uma barreira perfeita contra a penetração dos agentes

iniciadores e propagadores da corrosão, o que leva a pensar que mais cedo ou mais

tarde a armadura será atacada e o processo de corrosão irá se desenvolver.

Uma vez iniciado o processo de corrosão da armadura, a resistividade elétrica do

concreto e o acesso de oxigênio até a superfície da armadura, são os principais fatores

controladores do processo (G∅JRV; VENNESLAND; EL-BUSIDY, 1986).

A resistividade controla a mobilidade dos íons, dificultando a sua circulação, enquanto

que a ausência de oxigênio próximo a superfície do aço interrompe todo o processo, pois

sem oxigênio não acontecem as reações catódicas. Daí, o acesso de oxigênio no

concreto ser considerado uma das propriedades mais importantes que afeta a

durabilidade das estruturas de concreto armado (HELENE, 1993). Além disso, muitas

vezes, a velocidade de acesso de oxigênio medida é utilizada para prever a durabilidade

da armadura do concreto, baseado na relação entre a dissolução anódica, ou corrosão, e

a quantidade de oxigênio que pode ser reduzida nas áreas catódicas (ANDRADE et al.,

1990).

O acesso de oxigênio até a superfície do aço dá-se através do mecanismo de transporte

conhecido como difusão. Difusão é o processo pelo qual uma substância pode

movimentar-se em um meio devido à existência de uma diferença de concentração.

Vários grupos pelo mundo, considerados de vanguarda, que estudam corrosão das

armaduras têm desenvolvido trabalhos sobre a difusão de oxigênio no concreto, dentre

os quais se pode destacar: Gj∅rv e colaboradores na Noruega, Andrade e colaboradores

na Espanha, Page e colaboradores na Inglaterra, Kobayashi e colaboradores no Japão,

Schiessl e Raupach na Alemanha, Hansson e colaboradores no Canadá, entre outros.

Em nível nacional, apesar de já existirem alguns grupos de estudos de corrosão das

armaduras, como por exemplo os grupos da Universidade de Brasília, Universidade

Federal do Rio Grande do Sul, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Universidade

Federal de Goiás, Instituto de Pesquisas Tecnológicas de São Paulo, além do efetivo e

pioneiro grupo da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, ainda não foi

realizado nenhum trabalho específico sobre o acesso de oxigênio até a superfície da

armadura.

Desse modo, o objetivo do presente trabalho é discutir os fatores que influenciam a

difusão de oxigênio em pastas, argamassas e concretos.

���',)86­2

Entende-se por difusão o movimento de uma substância em um meio devido à existência

de um gradiente de concentração. Durante o fenômeno, a substância se difunde em uma

direção de forma a igualar as concentrações, eliminando o gradiente. Quando o gradiente

se mantém através da entrada e saída contínua da substância no sentido do extremo de

maior concentração para o de menor, obtém-se um fluxo contínuo ou, também chamado,

estado estacionário.

Fick foi o primeiro que, em 1855, realizou uma adaptação da equação empírica de

Fourier, para a condução do calor, ao fenômeno da difusão. Desse modo, o fluxo de uma

substância através de um meio é diretamente proporcional ao produto da difusividade

pelo gradiente de concentração medido na direção perpendicular à seção do fluxo

(McCABE & SMITH, 1981; TUUTTI, 1982):

Onde,

J = é o fluxo da substância em mol/(CM2.S);

D = é o coeficiente de difusão ou difusividade em cm2/s;

ϑc é o gradiente de concentração na direção do fluxo em mol/cm4.

ϑa

O sinal negativo indica que o fluxo ocorre no sentido oposto ao aumento da

concentração. Esta equação é chamada de primeira lei de Fick e se aplica para

fenômenos de difusão em estado estacionário. Quando esta condição não é atendida,

recorre-se à segunda lei de Fick:

Para estudar o fenômeno da difusão em materiais porosos, faz-se necessário conhecer a

sua estrutura de poros. No caso de materiais com estrutura de poros complexa, como é o

caso do concreto, esse estudo toma-se difícil. Portanto, os estudos da difusão em

materiais porosos de estrutura complexa, em geral, sofrem alguma simplificação, como

por exemplo, considerar os poros como simples capilares cilíndricos.

���� 0(72'2/2*,$6� 3$5$� '(7(50,1$d­2� '2� &2(),&,(17(� '(� ',)86­2� '(2;,*Ç1,2�(0�3$67$6��$5*$0$66$6�(�&21&5(726

Vários autores têm estudado a cinética da difusão de oxigênio em concretos, argamassas

e pastas (DÄRR & LUDWIG, 1973; TUUTTI, 1982; LAWRENCE, 1984; GJ∅RV et al.,

1986; PAGE & LAMBERT, 1987; LOCHER & LUDWIG, 1987; YU & PAGE, 1990;

ANDRADE et al., 1990; KOBAYASIU & SHUTTON, 1991; OHAMA et al., 1991;

HANSSON, 1993; FIGUEIREDO, 1994; HOUST & WITT1~, 1994; RAUPACR 1996a;

1996b; NGALA & PAGE, 1997).

Em geral, dois diferentes tipos de técnicas para medir o coeficiente de difusão do

oxigênio têm sido empregados. A primeira dessas técnicas utiliza uma célula de difusão

(DÄRR & LUDWIG, 1973; TUUTTI 1982; PAGE & LAMBERT, 1987; LOCHER &

LUDWIG, 1987; YU & PAGE, 1990; KOBAYASHI & SHUTTON, 1991; OHAMA et al.,

1991; HOUST & WITTMANN, 1994). Essa técnica ainda apresenta duas variações de

metodologias de ensaios, uma com a célula de difusão contendo solução saturada de

Ca(OH)2 e a outra com a célula de difusão seca.

A segunda técnica para determinação do coeficiente de difusão de oxigênio em pastas,

argamassas e concretos é eletroquímica e, em geral, consiste em aplicar a uma célula

eletroquímica um nível de potencial no qual a única reação catódica possível de ocorrer é

a redução de oxigênio (GJ∅RV et al., 1986; ANDRADE et: al., 1990; HANSSON, 1993;

RAUPACH 1996a).

As duas técnicas citadas utilizam princípios diferentes para avaliar a difusividade de

oxigênio em pastas, argamassas e concretos. Quando os trabalhos dos diversos autores

são comparados pode-se detectar diferenças entre as metodologias empregadas. A

descrição das duas técnicas e as diferenças nas metodologias empregadas dentro de

cada uma estão descritas no trabalho de mestrado de FRANCINETE JR. (1999).

����)$725(6�48(�,1)/8(1&,$0�2�&2(),&,(17(�'(�',)86­2�'(�2;,*Ç1,2

Os valores de coeficiente de difusão de oxigênio em pastas, concretos e argamassas

encontrados por diversos autores têm variado entre 10-4 cm2/s e 10-8cm/s (SAGOE-

CRENTSIL & GLASSER, 1989). Por outro lado, o &RPLWH� (XUR�,QWHUQDWLRQDO� GX� %pWRQ

�CEB, através do “0RGHO�&RGH���”, afirma que para teores de umidade intermediários o

coeficiente de difusão de oxigênio está na faixa de 10-3 cm2/s (CEB, 1993). Não se sabe

ainda se a razão para a ampla faixa de variação encontrada é devida às diferenças entre

os materiais empregados, preparação das amostras, técnicas de medidas ou ainda uma

combinação desses fatores (PAGE & LAMBERT, 1987).

Os trabalhos realizados para estudar a difusão de oxigênio têm procurado avaliar a

influência de vários fatores, tais como, relação água/cimento, espessura de cobrimento,

teor de umidade, tipo de cimento e condições de cura, no coeficiente de difusão de

oxigênio em pastas, argamassas e concretos. A seguir apresenta-se o efeito de cada um

desses fatores nos resultados até então obtidos por vários pesquisadores.

������5(/$d­2�È*8$�&,0(172

A relação água/cimento é sem dúvida o parâmetro que mais influência as propriedades

das pastas, argamassas e concretos, uma vez que ela desempenha um importante papel

na formação da microestrutura do material, principalmente na sua porosidade. Sendo

assim, espera-se que, ao aumentar a relação água/cimento, os valores de coeficiente de

difusão de oxigênio tornem-se maiores, o que de fato ocorre como mostra a Figura 1

(TUUTTI, 1982).

)LJXUD�����,QIOXrQFLD�GD�UHODomR�iJXD�FLPHQWR�QR�FRHILFLHQWH�GH�GLIXVmR�GH�R[LJrQLR�DPRVWUDV�DFRQGLFLRQDGDV�HP�DPELHQWH�FRP�����GH�XPLGDGH�UHODWLYD��78877,�

�����

Outros pesquisadores (GJ∅RV et al., 1986; KOBAYASHI & SHUTTON, 1991) também

encontraram resultados que mostram claramente a tendência do valor do coeficiente de

difusão de oxigênio tomar-se maior com aumento da relação água/cimento (Figura 2 e

Figura 3).

)LJXUD�����,QIOXrQFLD�GD�UHODomR�DOH�QR�FRHILFLHQWH�GH�GLIXVmR�GH�R[LJrQLR�QR�FRQFUHWRHP�DPRVWUDV�VDWXUDGDV��*-259�HW�DO��������

Nos resultados apresentados acima nota-se que alterando a relação água/cimento de 0,6

para 0,4 o coeficiente de difusão de oxigênio no concreto reduz quase à metade, o que

também foi observado por STARK citado por HELENE (1993).

As duas ordens de magnitude de diferença observadas nos resultados de GJ∅RV

et al. (1986), mostrados na Figura 2, em relação aos resultados de TUUTTI

(1982) e KOBAYASHI & SHUTTON (1991), mostrados nas Figura 1 e 3

respectivamente, podem ser explicadas, baseadas no fato dos trabalhos

usarem técnicas diferentes de medida e condições diferentes das amostras

no momento do ensaio, visto que os resultados de GJ∅RV et al. (1986)

referem-se à amostras de concretos saturados, enquanto que os dos

outros autores são de amostras de concreto com teores de umidade inferiores; e sabe-se

que a difusão de oxigênio em um poro saturado é menor do que em um poro não

saturado.

Os resultados de TUUTTI (1982) são de concretos com 50% de umidade. KOBAYASHI &

SRUTTON (1991) também realizaram medidas com teores fixos de umidade, dentre os

quais 50%, e em concretos com diferentes abatimentos, e a tendência do coeficiente de

difusão de oxigênio tornar-se maior com o aumento da relação água/cimento só pode ser

observada para os concretos mais fluidos na condição de 50% de umidade (Figura 4).

Para as demais condições a influência da relação água/cimento não pode ser notada. Os

autores atribuem este comportamento ao fato de ser necessário submeter os

corpos-de-prova a condições severas de secagem para o ajuste do teor de umidade, o

que provoca o surgimento de microfissuras na pasta de cimento (retração), sendo que os

concretos com baixa relação água/cimento são mais afetados, visto que estes

necessitam ficar períodos maiores nessas condições para alcançar a umidade desejada

(KOBAYASIU & SHUTTON, 1991).

Assim sendo, para investigar a influência da relação água/cimento no coeficiente de

difusão de oxigênio no concreto, os referidos autores realizaram estudos em corpos-de-

prova submetidos a um mesmo período de secagem após a cura e obtiveram como

resultados a tendência do coeficiente de difusão de oxigênio tomar-se maior com o

aumento da relação água/cimento, como mostra a Figura 3. Baseando-se nesses

resultados, KOBAYASHI & SHUTTON (1991) afirmam que é mais real avaliar a difusão

de oxigênio em concretos submetidos a um mesmo período de secagem do que em

condições de mesmo teor de umidade.

Esta afirmativa dos referidos autores deve ser analisada com cuidado, pois adotando-se

a recomendação de avaliar concretos submetidos a um mesmo número de dias de

secagem, estar-se-á comparando diferentes concretos (diferentes relação água/cimento)

com diferentes teores de umidade, e desse modo não se pode afirmar qual a variável que

está controlando o fenômeno da difusão.

������(63(6685$�'(�&2%5,0(172

A maioria dos trabalhos que buscam avaliar o efeito da espessura de cobrimento no

acesso de oxigênio até a superfície da armadura tem concluído que a espessura de

cobrimento tem apenas um pequeno efeito sobre o fluxo de oxigênio, como pode ser visto

nas Figuras 5 e 6 (GJ∅RV et al, 1986; HANSSON et al, 1993).

Nos resultados de GJ∅RV et al. (1986), mostrados na Figura 5, nota-se que para um

concreto com relação água/cimento igual a 0,50, aumentando-se a espessura de

cobrimento 7 vezes, obtém-se uma redução do fluxo de oxigênio de 10x10 -13 mol O2(cm2 �

s) para 3,9x10-13 mol o2/(cm2.s), ou seja, apenas 2,6 vezes. Esta pequena redução no fluxo

em comparação ao aumento da espessura de cobrimento acaba refletindo-se na

interpretação da influência da espessura de cobrimento no valor do coeficiente de

difusão, pois quando os dados de difusão de oxigênio obtidos por GJORV et al. (1986)

são colocados em um gráfico em função da espessura de cobrimento observa-se uma

tendência do coeficiente de difusão tornar-se maior com o crescimento do cobrimento,

como pode ser observado na Figura 7.

Por outro lado, TUUTTI (1982) apresenta resultados onde aumentando-se a espessura

de cobrimento de 10 mm para 30 mm, isto é 3 vezes, o coeficiente de difusão de oxigênio

reduz-se quase 10 vezes (Figura 8).

Para avaliar a influência da espessura de cobrimento na difusão do oxigênio, deve-se ter

em mente que variações no cobrimento implicam em (TUUTTI, 1982):

a) a quantidade de água presente nos poros dos corpos-de-prova de maior

espessura pode ser maior do que nos de menor espessura, mesmo no caso de ambos

apresentarem o mesmo teor de umidade;

b) levando em consideração o corte das amostras, as mais finas apresentam

maior tendência à fissuração, especialmente na zona de transição;

c) corpos-de-prova de maior espessura apresentam melhor cura e maior grau de

hidratação no seu interior, consequentemente menor quantidade de poros abertos.

Assim sendo, os resultados de TUUTTI (1982), apresentados na Figura 8, podem

apresentar um ou mais efeitos dos citados acima.

������7(25�'(�80,'$'(

O parâmetro citado na literatura como o mais importante no coeficiente de difusão de

oxigênio em pastas, argamassas e concretos é o teor de umidade ou grau de saturação

dos poros.

O aumento do teor de umidade do concreto implica numa significativa redução do

coeficiente de difusão de oxigênio, como pode ser observado nas Figuras 9 e 10.

Na Figura 9 pode-se observar que mudando o teor de umidade do ambiente de

acondicionamento do concreto de 40% para 80%, o coeficiente de difusão de oxigênio

reduz 11 vezes (KOBAYASEU & SHUTTON, 1991).

A razão para a influência do teor de umidade se deve ao fato de que a difusão de

oxigênio na água é muito mais lenta do que no ar, logo pode-se imaginar que os poros

cheios de água atuam como barreira ao acesso de oxigênio até a armadura.

������7,32�'(�&,0(172�(�$',d®(6

A Figura 11 apresenta, além da influência da umidade, comentada no item 1.2.3, o efeito

do tipo de cimento no coeficiente de difusão de oxigênio no concreto.

Nota-se que o cimento com escória sempre apresenta menores valores de coeficiente de

difusão de oxigênio, tanto para elevada relação água/cimento como para baixa relação

água/cimento. KOBAYASHI & SHUTTON (1991) também obtiveram resultados que

confirmam essa tendência, como mostra a Figura 12. Os resultados desses autores

mostram que a substituição de escória reduziu em aproximadamente 1/2 e 1/3 o

coeficiente de difusão de oxigênio no concreto para os casos de cura úmida por 28 e 7

dias, respectivamente.

Os resultados de HANSSON (1993) também mostram que o valor do coeficiente de

difusão de oxigênio quando se utilizou o cimento com escória foi aproximadamente a

metade do valor obtido quando do uso do cimento Portland comum, como pode ser

observado na Figura 13.

Nota-se que o mais alto valor de coeficiente de difusão de oxigênio obtido por HANSSON

(1993) foi no caso do cimento resistente a sulfatos. KOBAYASHI & SHLTTTON (1991)

também obtiveram os mais altos valores para este tipo de cimento, juntamente com o

cimento de baixo calor de hidratação, como ilustra a Figura 14. HANSSON (1993) supõe

que o maior tamanho dos grãos desses cimentos sejam responsáveis por esses

resultados.

O melhor desempenho do cimento com adição de escória e do cimento com adição de

sílica ativa, em relação ao cimento Portland sem adições, provavelmente se dá devido a

formação de produtos de hidratação secundários nestes cimentos, que tendem a

preencher os vazios capilares reduzindo o tamanho dos poros e por conseqüência sua

porosidade. Este processo e chamado de refinamento dos poros (MERTA & MONTEIRO,

1994).

Ainda com relação ao melhor desempenho do cimento com sílica ativa no trabalho de

HANSSON (1993), deve-se destacar que as amostras produzidas com esse cimento

tiveram relação a/c igual a 0,15, o que também pode ter contribuído para a grande

redução do valor do coeficiente de difusão de oxigênio nas argamassas com esse

cimento.

������&21',d®(6�'(�&85$

A hidratação e a formação da rede de poros das pastas, argamassas e concretos tem

uma estreita relação com as condições de cura nas quais o material é submetido;

portanto espera-se que uma cura inadequada aumente de modo considerável o

coeficiente de difusão de oxigênio. No entanto, a maior ou menor influência das

condições de cura no coeficiente de divisão de oxigênio no concreto vai depender do tipo

de cimento utilizado, conforme ilustra a Figura 14 (KOBAYASHI & SHUTTON, 1991).

Quando a cura úmida é realizada o valor do coeficiente de difusão de oxigênio torna-se

extremamente baixo, independente do tipo de cimento usado. Por outro lado, quando se

realiza uma cura inadequada o valor do coeficiente de difusão de oxigênio toma-se muito

alto, não importando o tipo de cimento. Já quando se realiza a cura úmida por apenas 7

dias, o valor do coeficiente chega a valores que são aproximadamente o dobro daqueles

obtidos com a cura úmida por 28 dias, com exceção dos concretos produzidos com

cimentos que tiveram partes substituídos por escória (60% e 70%), Nestes casos

praticamente não há diferença no valor do coeficiente quando se compara os valores

obtidos por ambas as condições de cura (KOBAYASIU & SHUTTON, 1991).

A Figura 15 (TUUTTI, 1982) também apresenta resultados referentes ao efeito das

condições de cura sobre o coeficiente de difusão de oxigênio.

A influência da cura na difusão de oxigênio deve-se ao fato de que uma cura inadequada

implica em concretos com poros maiores e conectados, aumentando o coeficiente de

difusão. Por outro lado, concretos que passaram por um processo de cura adequado

apresentam poros menores e menos ligação entre eles, o que dificulta a difusão.

&2175,%8,d­2� 3$5$� $� $9$/,$d­2� '$� ',)86­2� '(� 2;,*Ç1,2� 12&21&5(72

Procurando contribuir com o entendimento da difusão de oxigênio no concreto foi

desenvolvido uma avaliação experimental que determinou o coeficiente de difusão de

oxigênio, através de técnica eletroquímica, em concretos com relação água/cimento 0,35

, 0,55 e 0,80 com abatimento igual a 6 cm em ± 1 cm, e em concretos com relação

água/cimento igual a 0,55 com abatimento igual a 3 cm e 17 cm. Os ensaios foram

realizados nas condições seco em estufa, 50% de umidade e saturado. A seguir

apresenta-se um breve comentário sobre os resultados obtidos, sendo que maiores

detalhes sobre os resultados e com relação ao programa experimental pode ser

encontrado na dissertação de mestrado de FRANCINETE JR. (1999).

Os resultados obtidos mostraram que o coeficiente de difusão de oxigênio tende a

tornar-se maior com o aumento da relação água/cimento (Figura 16). No entanto, esse

aumento no valor do coeficiente de difusão de oxigênio não foi tão expressivo como a

maioria dos resultados encontrados na literatura e apresentados no item 1.2.1.

Os resultados confirmam que o teor de umidade é a variável que mais influencia na

difusividade de oxigênio no concreto, os maiores valores de coeficiente de difusão

aparente de oxigênio foram obtidos na condição em que os concretos apresentavam 50%

de umidade e todos valores diminuíram na condição saturada, isso porque os poros

cheios de água atuam como uma barreira para o acesso de oxigênio, além do fato de que

a concentração de oxigênio na água é menor do que no ar, 8 cm3 /dm3 e 210 cm3/dm3

respectivamente (HELENE, 1993). A Figura 17 apresenta esses resultados.

No que se refere ao abatimento, observou-se que, independente da condição de

exposição, praticamente não há mudança no coeficiente de difusão de oxigênio quando

eleva-se o abatimento de 3 cm para 6 cm, provavelmente por se tratar de valores muito

próximos. Por outro lado, observa-se uma ligeira tendência do coeficiente de difusão de

oxigênio aumentar-se quando se eleva o abatimento de 6 cm para 17 cm. Essa tendência

foi menos evidente na condição saturada, pois nessa condição a umidade é o fator que

controla o processo. A maior quantidade de pasta presente nos concretos com mesma

relação água/cimento é a provável razão para a influencia do abatimento no coeficiente

de difusão de oxigênio. As Figuras 18 e 19 apresentam o comportamento do coeficiente

de difusão de oxigênio quando varia o abatimento em concretos com relação

água/cimento igual a 0,55.

Resultados semelhantes foram obtidos por KOBAYASHI & SHUTTON (1991) quando do

estudo da influência do abatimento. Os Referidos pesquisadores observaram que em

teores de umidade mais baixos o coeficiente de difusão de oxigênio no concreto tendia

ter um pequeno aumento com a variação do abatimento de 10 cm para 18 cm, porém

essa tendência já não era mais observada em concretos com 80% de umidade. As

Figuras 20 e 21 mostram os resultados de KOBAYASHI & SHUTTON (1991).

&216,'(5$d®(6�),1$,6

A corrosão das armaduras no concreto é um problema gravíssimo com inúmeras

implicações sócio-econômicas. Assim sendo, esse tema tem sido muito estudado não só

nas universidades e institutos de pesquisas, mas também em empresas públicas e

privadas, uma vez que, para melhorar o desempenho das estruturas de concreto armado

frente a corrosão das armaduras, é necessário melhorar o entendimento prático e teórico

do mecanismo da corrosão e da proteção do aço no concreto.

Sendo o oxigênio um elemento essencial para a propagação do mecanismo da corrosão

das armaduras no concreto, nada mais lógico do que a avaliação do acesso de oxigênio

até a superfície do aço no interior do concreto tonar-se tema de estudos e pesquisas. Já

no início da década de 80, PAGE & TREADAWAY (1982), num artigo onde discutiam os

aspectos eletroquímicos da armadura no concreto, apresentavam o estudo da difusão de

oxigênio através de pastas e concretos como uma sugestão de tema para melhorar o

entendimento do mecanismo da corrosão e proteção do aço no concreto. Assim sendo,

alguns trabalhos foram desenvolvidos pelo mundo nesse sentido (TUUTTI, 1982;

LAWRENCE, 1984; GJ∅RV et al., 1986; PAGE & LAMBERT, 1987; LOCHER &

LUDWIG, 1987; YU & PAGE, 1990; ANDRADE et al., 1990; KOBAYASHI & SHUTTON,

1991; OHAMA et al., 1991; HANSSON, 1993; HOUST & WITTMANN, 1994;

FIGUEIREDO 1994; RAUPACH 1996a, 1996b, NGALA & PAGE, 1997). No Brasil, porém,

o presente estudo é o primeiro trabalho específico sobre a difusão de oxigênio no

concreto, vindo a contribuir para o preenchimento de uma importante lacuna na linha de

corrosão das armaduras.

A técnica mais apropiada para determinar o coeficiente de difusão de oxigênio no

concreto é uma técnica eletroquímica, pois, além de permitir a realização de medidas do

coeficiente de difusão de oxigênio em vários níveis de umidade, é capaz de medir

eletroquimicamente a disponibilidade de oxigênio dissolvido no eletrólito próximo à

superfície da armadura (ANDRADE et al., 1990).

Os estudo mostram que o coeficiente de difusão de oxigênio além de sofrer influencia do

abatimento, do teor de umidade e do cobrimento, é também influenciado em maior ou

menor intensidade por todas as variáveis que interferem na formação da rede poros das

pastas, argamassas e concreto, a saber: relação água/cimento, tipo de cimento e

adições, condições de cura. Em todos os estudos o teor de umidade é a variável que

mais influencia na difusividade de oxigênio no concreto, isso porque os poros cheios de

água atuam como uma barreira para o acesso de oxigênio, além do fato de que a

concentração de oxigênio na água é menor do que no ar, 8 cm3/dm3 e 210 cm3/dm3

respectivamente (HELENE, 1993).

Diante dos resultados obtidos e das análises e discussões apresentadas, pode-se afirmar

que a medida do coeficiente de difusão de oxigênio, obtida a partir da intensidade de

corrente catódica a potencial constante, representa uma informação importante para a

avaliação da capacidade de controle da reação catódica, de redução de oxigênio.

Acredita-se que a partir dessas medidas poder-se-á avaliar o desempenho de pastas,

argamassas, concretos e de revestimentos para proteção das armaduras, no que se

refere a restrição ao acesso de oxigênio. Neste sentido, FIGUEIREDO (1994) comparou

o desempenho de vários revestimentos para proteção das armaduras contra a corrosão,

observando que existem grandes diferenças entre os revestimentos, no que diz respeito

às suas características de restrição ao acesso de oxigênio. Ainda com relação a

avaliação do desempenho de revestimentos para proteção da armadura contra a

corrosão FIGUEIREDO et al. (1997) afirmam que o coeficiente de difusão de oxigênio

pode ser usado como parâmetro para acompanhar a evolução da deterioração do

revestimento com o tempo.

Assim sendo, a técnica empregada no programa experimental, além de melhorar o

entendimento do fenômeno da difusão de oxigênio em pastas, argamassas e concretos,

poderá ser utilizada para avaliar a permeabilidade e a porosidade aberta dos materiais,

tornando-se mais um parâmetro de qualidade. Neste sentido, e procurando buscar um

melhor conhecimento da difusão de oxigênio em pastas, argamassas e concretos,

sugere-se a realização dos seguintes estudos:

• Estudo da difusão de oxigênio em outros níveis de umidade, diferentes dos níveis

estudados neste trabalho;

• Estudo da difusão de oxigênio em concretos carbonatados e em concretos

contaminados por cloretos;

• Estudo para apurar as relações entre permeabilidade e difusão de oxigênio;

• Utilização da metodologia para avaliar sistemas de reparo, principalmente os que

exercem mecanismo de proteção por barreira.

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