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Mestrado em Engenharia Civil
2011 / 2012
António Costa
Reabilitação e Reforço de EstruturasAula 7.2: Durabilidade de estruturas de betão.
Reforço e Reabilitação de Estruturas
DURABILIDADE
Assegurar que a estrutura satisfaça, durante o seu tempo
Objectivo
2/632011/2012
Assegurar que a estrutura satisfaça, durante o seu tempo de vida, os requisitos de utilização, resistência e estabilidade, sem perda significativa de utilidade nem excesso de manutenção não prevista
Reforço e Reabilitação de Estruturas
METODOLOGIA
Identificar as substâncias agressivas, como é que s e
movimentam e acumulam relativamente à estrutura
Determinar quais os mecanismos de transporte e quai s
os parâmetros que controlam esses mecanismos
caracterizar
CONDIÇÕESDE
EXPOSIÇÃO
3/632011/2012
Determinar quais as reacções envolvidas na deterior ação
e quais os parâmetros que controlam essas reacções
Seleccionar as medidas de protecção que controlem
ou evitem os mecanismos de deterioração
especificar
REQUISITOSDE
DURABILIDADE
Reforço e Reabilitação de Estruturas
CARBONATAÇÃO
CO2
CO2
4/632011/2012
� Qualidade da camada de betão de recobrimento
Este parâmetro determina a resistência do betão à p enetração do CO 2
A qualidade do recobrimento é função da composição, compactação e cura do betão
� Ambiente de exposição
Este parâmetro determina o teor de humidade do betã o e o teor de CO 2 do ar em contacto com o betão.
Estes factores influenciam significativamente a vel ocidade de carbonatação do betão
PARÂMETROS PRINCIPAISC
Reforço e Reabilitação de Estruturas
Composição do betão
� Razão água-cimento
Este parâmetro controla a dimensão e continuidade d a estrutura porosa do betão
5/632011/2012
� A velocidade de carbonatação é fortemente influenci ada pela razão A/C
Reforço e Reabilitação de Estruturas
Composição do betão
� Quantidade de cimento
Este parâmetro determina a quantidade de substância s carbonatáveis do betão
Maior quantidade Maior quantidade Menor velocidadede cimento de Ca(OH)2 de carbonatação
6/632011/2012
Reforço e Reabilitação de Estruturas
Composição do betão
� Adições
EfeitosRedução da estrutura porosa � positivo
Redução da quantidade de Ca(OH)2 � negativo
7/632011/2012
Limitar a quantidade de adições
Efectuar uma cura adequada do betão
As adições devem ser encaradas como um produto a ad icionar ao betão e não
como um substituto do cimento
Reforço e Reabilitação de Estruturas
Condições de exposição
� Determinam o teor de humidade do betão de recobrime nto
• A difusão do CO 2 na água é cerca de 10 4 vezes menor que no ar
• É necessário uma certa quantidade de água para que se desenvolva a reacção de carbonatação
8/632011/2012
� A velocidade de carbonatação é máxima em ambientes com humidades relativas de 50-70%
Reforço e Reabilitação de Estruturas
Condições de exposição
Elementos sujeitos a ambientes interiores => a ve locidade de carbonatação é máxima
Elementos enterrados ou submersos => a carbonataç ão tem pouco significado
Elementos em ambientes exteriores com chuva => a velocidade de carbonatação é baixa
Elementos em ambientes exteriores protegidos => a velocidade de carbonatação é mais elevada
9/632011/2012
Ambientes rurais ≈≈≈≈ 0.03%
Ambientes urbanos ≈≈≈≈ 0.1%Ambientes industriais
Zonas densamente povoadas ≈≈≈≈ 0.1 - 0.3%Zonas com tráfego intenso
� Determinam o teor de CO 2 no ar em contacto com o betão
> Teor de CO 2 => > Velocidade de carbonatação
Reforço e Reabilitação de Estruturas
CLORETOS
Cl-
Cl-
10/632011/2012
� Qualidade da camada de betão de recobrimento
Este parâmetro determina a resistência do betão à p enetração de cloretos
A qualidade do recobrimento é função da composição, compactação e cura do betão
� Ambiente de exposição
Este parâmetro determina os tipos de mecanismos de transporte que vão actuar no betão
Estes mecanismos influenciam significativamente a v elocidade de penetração de cloretos
PARÂMETROS PRINCIPAIS
C
Reforço e Reabilitação de Estruturas
Composição do betão
� Razão água-cimento
Este parâmetro controla a dimensão e continuidade d a estrutura porosa do betão
Acção importante na limitação da penetração por abs orção e permeação
11/632011/2012
� A velocidade de penetração é fortemente influenciad a pela razão A/C
Reforço e Reabilitação de Estruturas
Composição do betão
� Quantidade e composição do cimento
• A quantidade de cimento influencia a fixação dos cl oretos no betão. Grosso modo a
resistência à penetração é função da raiz quadrada da quantidade de cimento
� A composição do cimento determina a capacidade de f ixação dos cloretos pela pasta de
cimento
12/632011/2012
cimento
Parâmetro mais importante: Teor em C 3A
> teor em C 3A => < velocidade de penetração
� Existe a vantagem em utilizar cimentos com elevadas quantidades de C 3A em
ambientes contaminados por cloretos
Precauções a tomar: - calor de hidratação
- ataque dos sulfatos
Reforço e Reabilitação de Estruturas
Composição do betão
� Adições
• Conduzem a um refinamento e bloqueamento da estrutu ra porosa do betão, aumentando a
resistência à penetração de cloretos
Os ensaios experimentais mostram que a utilização d e sílica de fumo, pozolanas, cinzas
13/632011/2012
Os ensaios experimentais mostram que a utilização d e sílica de fumo, pozolanas, cinzas
volantes e escórias de alto forno reduz substancial mente a velocidade de penetração de
cloretos.
Recomendação: em ambientes contaminados por cloretos utilizar cimentos
com adições (cimentos CEM II, III, IV e V) ou mistu ras decimentos e adições
Reforço e Reabilitação de Estruturas
Condições de exposição
� Determinam os mecanismos de transporte de cloretos no betão
• Zona atmosférica � absorção + difusão
A deposição de cloretos à superfície do betão depen de:
- distância à orla costeira- rumo do vento
14/632011/2012
- rumo do vento- exposição à chuva
• Zona de rebentação � absorção + difusão
A carbonatação faz acelerar a penetração de cloreto s
A penetração depende do ritmo de secagem e molhagem do betão
• Zona de maré � (absorção) + difusão
• Zona submersa � permeação + difusão
Reforço e Reabilitação de Estruturas
CORROSÃO
15/632011/2012
A velocidade com que se processa o mecanismo da cor rosão depende de dois
factores principais
� Resistividade do betão
� Quantidade de oxigénio ao nível das armaduras
PARÂMETROS PRINCIPAIS
Reforço e Reabilitação de Estruturas
Resistividade do betãoÉ influenciada fundamentalmente pelo teor de humida de do betão
16/632011/2012
Outros factores importantes:
- qualidade do betão (razão água-cimento)
- contaminação por cloretos
Reforço e Reabilitação de Estruturas
Acesso de oxigénio às armadurasÉ influenciado fundamentalmente pelo teor de humida de do betão
17/632011/2012
Outros factores importantes:
- qualidade do betão (razão água-cimento)
- espessura de recobrimento das armaduras
Reforço e Reabilitação de Estruturas
Efeito da humidade na velocidade de corrosão
18/632011/2012
� Os maiores níveis de deterioração por corrosão de a rmaduras ocorrem em elementos sujeitos a períodos alternados de molhage m e secagem
Existe um teor de humidade intermédio para o qual a velocidade de corrosão é máxima
Reforço e Reabilitação de Estruturas
Efeito da temperatura na velocidade de corrosão
A temperatura influencia a velocidade das reacções químicas e a mobilidade dos iões no mecanismo da corrosão
Os ensaios confirmam a regra de que a um aumento da temperatura de 10 ºC corresponde uma duplicação da velocidade de corrosã o
19/632011/2012
� Os climas quentes são mais agressivos relativamente à deterioração por corrosão de armaduras
Reforço e Reabilitação de Estruturas
Interacção ambiente-estrutura
O teor de humidade no interior do betão depende de dois factores:
� condições ambientais à superfície do betão
� espessura e qualidade do betão de recobrimento
A velocidade de corrosão é influenciada essencialme nte pelo teor de humidade do betão ao nível das armaduras
20/632011/2012
Reforço e Reabilitação de Estruturas
Influência da espessura e da qualidade do betão de recobrimentona humidade relativa ao nível das armaduras
21/632011/2012
a) Velocidade de corrosão baixab) Velocidade de corrosão elevadac) Velocidade de corrosão elevada
Reforço e Reabilitação de Estruturas
Fendilhação
� fendas paralelas às armaduras têm grande influência no mecanismo da corrosão
despassivaçãovelocidade de corrosão
� fendas transversais às armaduras têm uma influência importante na despassivaçãoe pouca influência na velocidade de corrosão (W < 0 .5 mm)
Permite o acesso rápido das substâncias agressivas ao nível das armaduras
O mecanismo da corrosão é fundamentalmente influenc iado pelo processo catódico nas zonas adjacentes às fendas
Qualidade do betão
22/632011/2012
Qualidade do betão
Reforço e Reabilitação de Estruturas
SULFATOS
23/632011/2012
� Qualidade do betão
Este parâmetro determina a resistência do betão à p enetração de sulfatos
A qualidade do betão é função da composição, compac tação e cura
� Ambiente de exposição
Este parâmetro determina a quantidade de sulfatos e m contacto com o betão e os tipos de mecanismos
de transporte que vão actuar
PARÂMETROS PRINCIPAIS
� Composição do cimento
Este parâmetro determina a quantidade de substância s reactivas no betão
Reforço e Reabilitação de Estruturas
Controlar a permeabilidade do betão
Controlar a quantidade de substâncias reactivas
Impermeabilizar o betão
Três tipos
� Permeabilidade
- Utilizar razões água-cimento baixas e dosagens de cimento adequadas
- Utilizar adições activas – pozolanas, cinzas volantes, sílica de fuma e escóri as de alto forno
Medidas de protecção
24/632011/2012
- Utilizar adições activas – pozolanas, cinzas volantes, sílica de fuma e escóri as de alto forno
� Substâncias reactivas
- Utilizar cimentos com baixo teor em C 3A
- Utilizar adições activas para reduzir a quantidade de hidróxido de cálcio
� as adições têm um duplo efeito na protecção do betã o
� Revestimentos superficiais
- Em ambientes muito contaminados é conveniente impe rmeabilizar o betão para evitar
o contacto com os sulfatos
Reforço e Reabilitação de Estruturas
ÁLCALIS
PARÂMETROS PRINCIPAIS
25/632011/2012
� Composição do betão
Este parâmetro determina a resistência à difusão do álcalis no interior do betão
e a quantidade de agregados reactivos
� Ambiente de exposição
Este parâmetro determina a humidade do betão
PARÂMETROS PRINCIPAIS
� Composição do cimento
Este parâmetro determina o teor em álcalis do betão
Reforço e Reabilitação de Estruturas
Medidas de protecção� Evitar a utilização de agregados reactivos
- avaliação da reactividade aos álcalis – Especificaç ão LNEC E 415
� Limitar o teor em álcalis no cimento
- cimentos com baixo teor em álcalis: Na 2O equiv < 0.6%
� Limitar o teor em álcalis no betão
26/632011/2012
� Betões com baixa permeabilidade
- controlo da penetração de água e do movimento de á lcalis no interior do betão
- utilizar adições activas para reduzir a permeabili dade do betão e o teor em hidróxido
de cálcio da pasta de cimento
� Revestimentos superficiais para o betão
- para humidades relativas inferiores a 80% não ocor re expansão significativa
� Limitar o teor em álcalis no betão
- Na2O equiv < 3 kg/m 3
Reforço e Reabilitação de Estruturas
Prevenção das Reacções Expansivas Internas
27/632011/2012
Reforço e Reabilitação de Estruturas
Enquadramento Normativo
ESTRUTURAS DE BETÃO
Execução de Estruturas de Betão
NP ENV 13670-1
Projecto de Estruturas de Betão
NP EN 1992
BETÃONP EN 206-1
NP EN 197cimento
NP EN 450cinzas volantes
NP EN 12350ensaios de betão
fresco
28/632011/2012
NP EN 13263sílica de fumo
NP EN 1008água de amassadura
NP EN 934-2adjuvantes
NP EN 13055-1agregados leves
NP EN 12620agregados
NP EN 12878pigmentos
fresco
NP EN 12390ensaios de betão
endurecido
DurabilidadeEsp LNEC E 461Esp LNEC E 464Esp LNEC E 465
Reforço e Reabilitação de Estruturas
−−−− Dono de Obra� Especificar o uso, o período de vida útil e os requisitos para o projecto e obra
� Controlo de qualidade
� Inspecção e ensaios
−−−− Projectista� Identificar as condições de exposição ambientais
� Concepção (sistema estrutural, geometria dos elementos)
� Especificação dos materiais e recobrimentos
� Critérios de projecto (controlo da fendilhação, ...)
Enquadramento geral dos intervenientes no processo de garantia da Durabilidade
29/632011/2012
� Pormenorização e definição de eventuais medidas de protecçã o adicional
� Manual de manutenção
−−−− Empreiteiro� Executar a estrutura de acordo com os requisitos especifica dos
� Controlar a composição do betão (razão A/C, tipo de cimento, a gregados, ...)
� Controlar a betonagem e cura do betão
� Controlar os recobrimentos
− Utilizador� Inspecção/avaliação do comportamento
� Manutenção
� Evitar alterações na utilização da estrutura que agravem a ag ressividade das condições de exposição
Reforço e Reabilitação de Estruturas
A protecção a conferir à estrutura deve ser definid a considerando:
• Utilização
• Vida útil
• Manutenção prevista
• Efeito das acções directas
indirectas
30/632011/2012
Acções ambientais:Condições de exposição químicas e físicas a que a e strutura está sujeita para
além das acções mecânicas actuantes (NP EN 206-1; E 464)
AMBIENTAIS
Reforço e Reabilitação de Estruturas
Classes de exposição ambiental
(LNEC E464)
Classe Descrição doambiente
Exemplos informativos
X0 Para betão sem armaduras: Todas as exposições, excepto ao gelo/degelo, abrasão ou ao ataque químico
Betão enterrado em solo não agressivo.Betão permanentemente submerso em água não agressiva.
Betão com ciclos de molhagem/secagem não sujeito a abrasão, gelo/degelo ou
ataque químico.
Para betão armado: muito seco
Betão armado em ambiente muito seco. Betão no interior de edifícios com muito baixa humidade do ar.
Quadro 1 – Sem risco de corrosão ou ataque
31/632011/2012
Betão no interior de edifícios com muito baixa humidade do ar.
Classe Descrição do ambiente Exemplos informativos
XC1 Seco ou permanentemente húmido
Betão armado no interior de edifícios ou estruturas, com excepção das áreas comhumidade elevada.Betão armado permanentemente submerso em água não agressiva.
XC2 Húmido, raramente seco Betão armado enterrado em solo não agressivo.Betão armado sujeito a longos períodos de contacto com água não agressiva.
XC3 Moderadamente húmido Superfícies exteriores de betão armado protegidas da chuva transportada pelo vento.Betão armado no interior de estruturas com moderada ou elevada humidade do ar (v.g.,
cozinhas, casas de banho).
XC4 Ciclicamente húmido e seco Betão armado exposto a ciclos de molhagem/secagem.Superfícies exteriores de betão armado expostas à chuva ou fora do âmbito da XC2
Quadro 2 – Corrosão induzida por carbonatação
Reforço e Reabilitação de Estruturas
Classes de exposição ambiental
Classe Descrição do ambiente Exemplos informativos
XD1 Moderadamente húmido Betão armado em partes de pontes afastadas da acção directa dos saisdescongelantes, mas expostas a cloretos transportados pelo ar.
XD2 Húmido, raramente seco Betão armado completamente imerso em água contendo cloretos; piscinas.
XD3 Ciclicamente húmido e seco Betão armado directamente afectado pelos sais descongelantes ou pelos salpicosde água contendo cloretos(1).Betão armado em que uma das superfícies está imersa em água contendo cloretos
e a outra exposta ao ar (v.g., algumas piscinas ou partes delas). Lajes de parques
de estacionamento de automóveis(2) e outros pavimentos expostos a sais contendo
cloretos.
Quadro 3 – Corrosão induzida por cloretos não provenientes da água do mar
32/632011/2012
cloretos.
(1) No nosso país estas situações deverão ser consideradas na classe XD1; (2) Idem, se relevante
Classe Descrição do ambiente Exemplos informativos
XS1 Ar transportando sais marinhos mas sem contacto directo com água do mar
Betão armado em ambiente marítimo saturado de sais.Betão armado em áreas costeiras perto do mar, directamente exposto e a menos
de 200 m do mar; esta distância pode ser aumentada até 1 km nas costas planas
e foz de rios.
XS2 Submersão permanente Betão armado permanentemente submerso.
XS3 Zona de marés, de rebentação e de salpicos
Betão armado sujeito às marés ou aos salpicos, desde 10 m acima do nívelsuperior das marés (5 m na costa Sul de Portugal Continental) até 1 m abaixo donível inferior das marés.Betão armado em que uma das superfícies está imersa em água do mar e a outra
exposta ao ar (v.g., túneis submersos ou abertos em rocha ou solos permeáveis
no mar ou em estuário de rios). Esta exposição exigirá muito provavelmente
medidas de protecção suplementares.
Quadro 4 – Corrosão induzida por cloretos da água do mar
Reforço e Reabilitação de Estruturas
Classes de exposição ambiental
Classe Descrição do ambiente Exemplos informativos
XF1 Moderado número de ciclos de gelo/degelo, sem produtos descongelantes
Betão em superfícies verticais expostas à chuva e ao gelo.Betão em superfícies não verticais mas expostas à chuva ou gelo.
XF2 Moderado número de ciclos de gelo/degelo, com produtos descongelantes
Betão, tal como nas pontes, classificável como XF1, mas exposto aos saisdescongelantes directa ou indirectamente.
Quadro 5 – Ataque pelo gelo/degelo
33/632011/2012
6. Ataque químico
XA1 Ambiente químico ligeiramente agressivo, deacordo com a EN 206-1, Quadro 2
Terrenos naturais e água no terreno
XA2 Ambiente químico moderadamente agressivo,de acordo com a EN 206-1, Quadro 2
Terrenos naturais e água no terreno
XA3 Ambiente químico altamente agressivo, deacordo com a EN 206-1, Quadro 2
Terrenos naturais e água no terreno
Reforço e Reabilitação de Estruturas
Classes de exposição ambiental
Caracterização química
Classes de exposição
Água no solo XA1 – pouco agressivas XA2 – moderadamente agressivas
XA3 – muito agressivas
mg/l ≥ 200 e ≤ 600 > 600 e ≤ 3000 > 3000 e ≤ 6000
pH ≤ 6.5 e ≥ 5.5 < 5.5 e ≥ 4.5 < 4.5 e ≥ 4.0
CO2 agressivo mg/l ≥ 15 e ≤ 40 > 40 e ≤ 100 > 100até à saturação
mg/l ≥ 15 e ≤ 30 > 30 e ≤ 60 > 60 e ≤ 100
SO2-4
NH+
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mg/l ≥ 15 e ≤ 30 > 30 e ≤ 60 > 60 e ≤ 100
Mg2+ mg/l ≥ 300 e ≤ 1000 > 1000 e ≤ 3000 > 3000até à saturação
Solos
mg/kgª) total ≥ 2000 e ≤ 3000(b) > 3000b) e ≤ 12000 > 12000 e ≤ 24000
Acidez ml/kg > 200Baumann Gully Não encontrado na prática
a) Os solos argilosos com uma permeabilidade abaixo de 10-5 m/s podem ser colocados numa classe mais baixab) O limite de 3000 mg/kg deve ser reduzido para 2000 mg/kg, caso exista risco de acumulação de iões sulfato no betão devido a ciclos de secagem e
molhagem ou à absorção capilar.
NH+4
SO2-4
Reforço e Reabilitação de Estruturas
Classes de exposição ambiental
� Sempre que nas classes XA1 ou XA2 houver riscos de acumulação de sulfatos devidos a ciclos de secagem e molhagem ou de absorção capilar devem satisfazer-se os requisitos da classe superior
� O ataque por bactérias anaeróbias que produzem ácido s (p.e. em esgotos), é um ataque químico fortemente agressivo � Classe XA3
� Sempre que o teor de qualquer dos elementos agressi vos seja superior ao limite indicado para a classe XA3 deve-se proteger o betão
35/632011/2012
Outras formas particulares de acções agressivas
� Utilização da estrutura para armazenamento de produto s agressivos
� Cloretos contidos no betão
� Reacções álcalis-sílica
� Abrasão, erosão, cavitação
� Variações de temperatura
� Penetração de água sob pressão
� Acções biológicas agressivas
� …..
Reforço e Reabilitação de Estruturas
Aspectos a considerar:
� Concepção estrutural – forma estrutural: geometria; robustez
� Pormenorização da estrutura - recobrimento das armaduraspormenorização das armadurasdrenagem
� Selecção dos materiais – betão composição: A/C; dosagem de cimentotipo de cimento
Requisitos de durabilidade
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tipo de cimentoagregados
� Execução – colocação e compactação do betãoprotecção e curarecobrimento das armaduras
� Controlo de qualidade
� Medidas especiais de protecção - armaduras em aço inoxrevestimentos superficiais (betão e armaduras)prevenção/protecção catódica
Reforço e Reabilitação de Estruturas
Medidas de protecção adicional
37/632011/2012
Revestimentos superficiais para betão
Prevenção catódica
Reforço e Reabilitação de Estruturas
ESPECIFICAÇÃO DA DURABILIDADE
2 métodos:
� Metodologia prescritivacom base em requisitos de composição e recobrimento de armaduras
38/632011/2012
com base em requisitos de composição e recobrimento de armaduras
� Metodologia baseada em propriedades de desempenho do betãomodelação dos mecanismos de deterioração consideran do a variabilidade dos parâmetros em causa (análise prob abilística)
Reforço e Reabilitação de Estruturas
RECOBRIMENTO DAS ARMADURAS
Recobrimento nominal a especificar nos desenhos de projecto
Cnom = Cmin + ∆∆∆∆ Cdev
METODOLOGIA PRESCRITIVA
39/632011/2012
Cnom = Cmin + ∆∆∆∆ Cdev
∆∆∆∆ Cdev = 10 mm (NP ENV 13670-1)
Recobrimento C min
protecção das armaduras contra a corrosão
transmissão de forças entre a armadura e o betão
resistência ao fogo
deve assegurar
Reforço e Reabilitação de Estruturas
RECOBRIMENTO MINIMO
Cmin = máx {C min,b ; Cmin,dur + ∆∆∆∆ Cdur, γγγγ - ∆∆∆∆ Cdur,st – ∆∆∆∆ Cdur,add ; 10mm}
Cmin,b – recobrimento mínimo para garantir a aderência
Cmin,dur – recobrimento mínimo relativo às condições ambienta is
METODOLOGIA PRESCRITIVA
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∆∆∆∆ Cdur, γγγγ – margem de segurança adicional
∆∆∆∆ Cdur,st – redução do recobrimento no caso de utilização de a ço inox
∆∆∆∆ Cdur,add – redução do recobrimento no caso de utilização de protecções adicionais
Cmin,dur
Condições de exposição
Classe estrutural
Reforço e Reabilitação de Estruturas
Classe estrutural
� Definem-se 6 classes estruturais S1 a S6 por forma a contemplar os seguintes aspectos:
- Período de vida útil- Classe de resistência do betão (qualidade do betão)
METODOLOGIA PRESCRITIVA
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- Classe de resistência do betão (qualidade do betão)- Forma estrutural- Controlo de qualidade
� A classe estrutural de referência recomendada é a S 4 (relativa a um período de vida útil de 50 anos)
� Os requisitos relativos à composição e resistência do betão referem-se a esta classe estrutural
Reforço e Reabilitação de Estruturas
Classe Estrutural
Critério
Classe de Exposição de acordo com o Quadro 4.1
X0 XC1 XC2 / XC3 XC4 XD1 XD2 / XS1
XD3 / XS2 /XS3
Tempo de vida útil de projecto de 100 anos
aumentar de 2
classes
aumentar de 2
classes
aumentar de 2
classes
aumentar de 2
classes
aumentar de 2
classes
aumentar de 2
classes
aumentar de 2 classes
Quadro 4.3N: Classificação estrutural recomendada
METODOLOGIA PRESCRITIVA
42/632011/2012
Classe de Resistência 1) 2)
≥ C30/37reduzir de
1 classe
≥ C30/37reduzir de
1 classe
≥ C35/45reduzir de
1 classe
≥ C40/50reduzir de
1 classe
≥ C40/50reduzir de
1 classe
≥ C40/50reduzir de
1 classe
≥ C45/55reduzir de 1
classe
Elemento com geometria de laje(posição das armaduras não
afectada pelo processo
construtivo)
reduzir de 1 classe
reduzir de 1 classe
reduzir de 1 classe
reduzir de 1 classe
reduzir de 1 classe
reduzir de 1 classe
reduzir de 1 classe
Garantia especial de controlo da qualidade da produção do betão
reduzir de 1 classe
reduzir de 1 classe
reduzir de 1 classe
reduzir de 1 classe
reduzir de 1 classe
reduzir de 1 classe
reduzir de 1 classe
Reforço e Reabilitação de Estruturas
�Requisito ambiental para cmin,dur (mm)
ClasseEstrutural
Classe de Exposição de acordo com o Quadro 4.1
X0 XC1 XC2 / XC3
XC4 XD1 / XS1
XD2 / XS2
XD3 / XS3
S1 10 10 10 15 20 25 30
S2 10 10 15 20 25 30 35
S3 10 10 20 25 30 35 40
S4 10 15 25 30 35 40 45
S5 15 20 30 35 40 45 50
Quadro 4.4N: Valores do recobrimento mínimo, cmin,dur, requisitos relativos à durabilidade das armaduras para betão armado, de acordo com a EN 10080
METODOLOGIA PRESCRITIVA
43/632011/2012
S6 20 25 35 40 45 50 55
�Requisito ambiental para cmin,dur (mm)
ClasseEstrutural
Classe de Exposição de acordo com o Quadro 4.1
X0 XC1 XC2 / XC3 XC4 XD1 / XS1
XD2 / XS2
XD3 / XS3
S1 10 15 20 25 30 35 40
S2 10 15 25 30 35 40 45
S3 10 20 30 35 40 45 50
S4 10 25 35 40 45 50 55
S5 15 30 40 45 50 55 60
S6 20 35 45 50 55 60 65
Quadro 4.5N: Valores do recobrimento mínimo, cmin,dur, requisitos relativos à durabilidade das armaduras de pré-esforço
Reforço e Reabilitação de Estruturas
∆∆∆∆ Cdur, γγγγ – valor recomendado 0mm
∆∆∆∆ Cdur,st = 10 mm (aço inox austenítico ou austenítico-ferrít ico)
∆∆∆∆ Cdur,add = 5 mm (protecção superficial do betão satisfazendo a E468)
∆∆∆∆ Cdur,add = 5 mm (revestimento das armaduras com epóxi)
METODOLOGIA PRESCRITIVA
44/632011/2012
No entanto:
A utilização das possíveis reduções do recobrimento não poderá permitir que o valor de C min,dur seja inferior ao correspondente à:
- Classe 2 para uma vida útil de 50 anos
- Classe 4 para uma vida útil de 100 anos
Reforço e Reabilitação de Estruturas
Tipo de cimento CEM I (Referência) ; CEM II/A (1) CEM II/B(1); CEM III/A (2); CEM IV(2); CEM V/A (2)
Quadro 6 – Limites da composição e da classe de resi stência do betão sob acção do dióxido de carbono, para uma vida útil de 50 ano s
- Vida útil de 50 anos-
Prescrições relativas à composição e classe de resi stência do betão
LNEC E464
45/632011/2012
Classe de exposição XC1 XC2 XC3 XC4 XC1 XC2 XC3 XC4
Mínimo recobrimento nominal (mm)* 25 35 35 40 25 35 35 40
Máxima razão água/cimento
0,65 0,65 0,60 0,60 0,65 0,65 0,55 0,55
Mínima dosagem de cimento, C (kg/m3)
240 240 280 280 260 260 300 300
Mínima classe de resistência
C25/30LC25/28
C25/30LC25/28
C30/37LC30/33
C30/37LC30/33
C25/30LC25/28
C25/30LC25/28
C30/37LC30/33
C30/37LC30/33
(1) Não aplicável aos cimentos II/A-T e II/A-W e aos cimentos II/B-T e II/B-W, respectivamente.(2) Não aplicável aos cimentos com percentagem inferior a 50% de clínquer portland, em massa.
Reforço e Reabilitação de Estruturas
Tipo de cimento CEM IV/A (Referência) ; CEM IV/B; CEM III/A; CEM III/B; CEM V; CEM II/B (1);
CEM II/A-DCEM I; CEM II/A (1)
Classe de exposição XS1/ XD1 XS2/ XD2 XS3/ XD3 XS1/ XD1 XS2/ XD2 XS3/ XD3
Mínimo recobrimento nominal (mm)* 45 50 55 45 50 55
Máxima razão água/cimento 0,55 0,55 0,45 0,45 0,45 0,40
Mínima dosagem de cimento, C (kg/m3)
320 320 340 360 360 380
Mínima classe de resistência
C30/37 LC30/33
C30/37 LC30/33
C35/45 LC35/38
C40/50 LC40/44
C40/50 LC40/44
C50/60 LC50/55
Quadro 7 – Limites da composição e da classe de resi stência do betão sob acção dos cloretos, para uma vida útil de 50 anos
Prescrições relativas à composição e classe de resi stência do betão
46/632011/2012
resistência LC30/33 LC30/33 LC35/38 LC40/44 LC40/44 LC50/55(1) Não aplicável aos cimentos II-T, II-W, II/B-L e II/B-LL.
Tipo de cimento CEM I (Referência) ; CEM II/A (1) CEM II/B(1); CEM III/A (2); CEM IV(2); CEM V/A(2)
Classe de exposição XF1 XF2 XF1 XF2
Máxima razão água/cimento
0,60 0,55 0,55 0,50
Mínima dosagem de cimento, C (kg/m3)
280 280 300 300
Mínima classe de resistência
C30/37LC30/33
C30/37LC30/33
C30/37LC30/33
C30/37LC30/33
Teor mínimo de ar (%) ______ 4,0 ______ 4,0(1) Não aplicável aos cimentos II/A-T e II/A-W e aos cimentos II/B-T e II/B-W, respectivamente.(2) Não aplicável aos cimentos com percentagem inferior a 50% de clínquer portland, em massa.
Quadro 8 – Limites da composição e da classe de resi stência do betão sob acção do gelo/degelo, para uma vida útil de 50 anos
Reforço e Reabilitação de Estruturas
Tipo de cimento CEM IV/A (Referência) ; CEM IV/B; CEM III/A; CEM III/B; CEM V; CEM II/B (1);
CEM II/A-DCEM I; CEM II/A (1)
Classe de exposição XA1 XA2 (2) XA3 (2) XA1 XA2 (2) XA3 (2)
Máxima razão água/cimento 0,55 0,50 0,45 0,50 0,45 0,45
Mínima dosagem de cimento, C (kg/m3)
320 340 360 340 360 380
Mínima classe de resistência
C30/37 LC30/33
C35/45 LC35/38
C35/45 LC35/38
C35/45 LC35/38
C40/50 LC40/44
C40/50 LC40/44
(1) Não aplicável aos cimentos II-T, II-W, II/B-L e II/B-LL.(2) Quando a agressividade resultar da presença de sulfatos, os cimentos devem satisfazer os requisitos mencionados na secção 5,
Quadro 9 – Limites da composição e da classe de resi stência à compressão do betão sob ataque químico, para uma vida útil de 50 anos
Prescrições relativas à composição e classe de resi stência do betão
47/632011/2012
(2) Quando a agressividade resultar da presença de sulfatos, os cimentos devem satisfazer os requisitos mencionados na secção 5,
nomeadamente no Quadro 10, aplicando-se ao betão as exigências estabelecidas neste quadro para o CEM IV.
� Se na composição do betão forem utilizadas adições os termos dosagem de cimento e razão água-cimento devem ser substituídos por dosagem de ligante e razão água-ligante
� A dosagem de cimento indicada nos quadros referem-se a betões com com Dmáx 32 mm
Para outros valores de Dmáx tem-se:
12.5 ≤ Dmáx < 20mm: C20/12.5 = 1.10 C
4 < Dmáx <12.5 mm: C12.5/4 = 1.23 C
Reforço e Reabilitação de Estruturas
� Quando a agressividade química for devida à acção d os sulfatos
� Cimentos resistentes aos sulfatos
Tipo de cimentoCEM I (1) CEM II (2) CEM III,IV,V(3)
Prescrições relativas à composição e classe de resi stência do betão
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Teor de C3 A
XA2 ≤≤≤≤ 5 % ≤≤≤≤ 8 % ≤≤≤≤ 10 %
XA3 ≤≤≤≤ 5 % ≤≤≤≤ 6 % ≤≤≤≤ 8 %
Teor d (C3 A+C4 AF) ≤≤≤≤ 20 % ≤≤≤≤ 25 %
(1) Aplicável também aos cimentos CEM II/A-L, II/A-LL e II/A-M(2) Só aplicável aos cimentos CEM II/S, II/D, II/P e II /V
(3) Só exigível aos cimentos CEM III/A, IV/A e V/A
Reforço e Reabilitação de Estruturas
Prescrições relativas à composição e classe de resi stência do betão
Alterações dos requisitos dos quadros 6 a 9:
� Classes XC; XD e XS
- Vida útil de 100 anos -
49/632011/2012
� Classes XC; XD e XS
o recobrimento nominal é aumentado de 10 mm
� Classes XF e XA
razão A/C é diminuída de 0.05
C é aumentada de 20 kg/m 3
classe de resistência é aumentada de 2 classes
Reforço e Reabilitação de Estruturas
As diferentes superfícies de um dado elemento estru tural podem estar sujeitas a diferentes classes de exposição ou à com binação de várias classes de exposição
XD2
Quadro 11 – Combinações de classes de exposição
Combinação de classes de exposição
50/632011/2012
XC2 com:
XD2
XS2 + ataque da água do mar (XA1)
XF1
XA1, XA2 ou XA3
XC3 ou XC4 XF1
com : XD1+ XF2
XS1
XD3
XS3+ ataque da água do mar (XA1)
XC4 com: XA1, XA2 ou XA3
Reforço e Reabilitação de Estruturas
CORTE TIPO
Exemplo: Ponte localizada num estuário
XC4/XS1
Combinação de classes de exposição
51/632011/2012
XC3/XS1 XC4/XS1
XC4/XS3
XC4/XS3/XA1
XC2/XS2/XA1
Reforço e Reabilitação de Estruturas
Combinação de classes de exposição
Exemplo: Viaduto localizado no interior
XC3 XC4
52/632011/2012
XC4
XC2/XA1
Reforço e Reabilitação de Estruturas
Nos casos de não satisfação dos requisitos definido s nos quadros 6 e 7 há que recorrer às seguintes metodologias:
� Conceito de desempenho equivalente- composição não respeitando os limites indicados
- utilização de outros cimentos que não os indicados
53/632011/2012
� Métodos baseados no desempenho- recobrimentos menores os mínimos indicados
- recobrimentos maiores que os indicados e composiçõ es com menores exigências
- períodos de vida útil diferentes de 50 e 100 anos
Reforço e Reabilitação de Estruturas
Conceito de desempenho equivalente
Comparação do desempenho da composição de estudo co m o desempenho de uma composição de referência que satisfaça os requisito s dos quadros 6 e 7
Classe de exposição
Propriedades a determinar
Métodos de ensaio
Número e tipo de provetes
(mm)
XC1XC2
Carbonatação acelerada
LNEC E 391
1 provete 150x150x600
54/632011/2012
XC2
XC3
XC4
Permeabilidade ao oxigénio
LNEC E 392
3 provetesφ 150; h= 50
Resistência à compressão
NP EN 12390-3
3 provetes de 150x150x150
XS1/XD1 XS2/XD2
XS3/XD3
Coef. de difusão dos cloretos
LNEC E 463
2 provetes φ 100; h= 50
Absorção capilar LNEC E 393
3 provetesφ 150; h= 50
Resistência à compressão
NP EN 12390-3
3 provetes de 150x150x150
O desempenho médio das composições de estudo deve s er igual ou superior ao da composição de referência
Reforço e Reabilitação de Estruturas
CLASSIFICAÇÃO DO BETÃO -EN 206-
• Classes de resistência à compressão
• Classes de exposição ambiental
• Classes de consistência
55/632011/2012
• Classes de consistência
• Classes relacionadas com o Dmáx
• Classes de massa volúmica (betão leve)
• Classes de teor de cloretos
Reforço e Reabilitação de Estruturas
CLASSIFICAÇÃO DO BETÃO
• Classes de resistência à compressãoBetão normal e betão pesado: C12/15 a C90/105Betão leve : LC12/13 a LC 80/88
56/632011/2012
• Classes de exposição ambientalEspecificação LNEC E464
• Classes relacionadas com o DmáxA classificação é definida pela máxima dimensão doagregado mais grosso
Reforço e Reabilitação de Estruturas
CLASSIFICAÇÃO DO BETÃO
• Classes de consistência
Classes de abaixamento (S1 a S5)
Classe Abaixamento (mm)
S1 10 a 40
57/632011/2012
Classes Vêbê (V0 a V4)
Classes de compactação (C0 a C4)
Classes de espalhamento (F1 a F6)
S1
S2
S3
S4
S5
10 a 40
50 a 90
100 a 150
160 a 210
≥≥≥≥ 220
Reforço e Reabilitação de Estruturas
CLASSIFICAÇÃO DO BETÃO
• Classes de massa volúmica (betão leve)
Classes Massa volúmica (kg/m 3)
1.0 801 – 1000
58/632011/2012
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0
801 – 1000
1001 – 1200
1201 – 1400
1401 – 1600
1601 – 1800
1801 - 2000
Reforço e Reabilitação de Estruturas
CLASSIFICAÇÃO DO BETÃO
• Classes de teor de cloretos
Utilização do betão Classes de exposição ambiental
59/632011/2012
XC ; XF; XA XS; XD Betão sem armaduras de aço ou outros metais embebidos
Cl 1.0 Cl 1.0
Betão com armaduras ou outros metais embebidos
Cl 0.4 Cl 0.2
Betão com armaduras pré-esforçadas Cl 0.2 Cl 0.1
Reforço e Reabilitação de Estruturas
TIPOS DE ESPECIFICAÇÃO DO BETÃO -EN 206-
• Betão de comportamento especificadoBetão cujas propriedades requeridas e característic as adicionais são especificadas ao produtor
60/632011/2012
• Betão de composição prescritaBetão cuja composição e materiais constituintes são especificados aoprodutor
• Betão de composição prescrita em normaBetão de composição prescrita cuja composição se en contra estabelecida numa norma válida no local de utilizaç ão do betão (actualmente inexistente)
Reforço e Reabilitação de Estruturas
TIPOS DE ESPECIFICAÇÃO DO BETÃO
BETÃO DE COMPORTAMENTO ESPECIFICADORequisitos fundamentais a especificar (betão normal )
• Conformidade com a EN 206 -1
61/632011/2012
• Conformidade com a EN 206 -1
• Classe de resistência à compressão
• Classe de exposição
• Máxima dimensão do agregado mais grosso
• Classe de teor de cloretos
• Classe de consistência
Reforço e Reabilitação de Estruturas
TIPOS DE ESPECIFICAÇÃO DO BETÃO
BETÃO DE COMPOSIÇÃO PRESCRITARequisitos fundamentais a especificar (betão normal )
• Conformidade com a NP EN 206-1• Dosagem de cimento
62/632011/2012
• Dosagem de cimento• Tipo e classe de resistência do cimento• Razão A/C ou consistência• Tipo, categorias e teor máximo de cloretos dos agregados• Máxima dimensão do agregado mais grosso e quaisquer
limitações para a granulometria• Tipo e quantidade de adições e adjuvantes• As origens dos adjuvantes ou adições e do cimento, em
substituição de características impossíveis de definir por outros meios
Reforço e Reabilitação de Estruturas
TIPOS DE ESPECIFICAÇÃO DO BETÃO
DESIGNAÇÃO ABREVIADA PARA O BETÃO DE COMPOSTAMENTO ESPECIFICADO
• Referência à norma: NP EN 206-1• Classe de resistência à compressão
63/632011/2012
• Classe de resistência à compressão • Classe de exposição• Classe de teor de cloretos• Máxima dimensão do agregado mais grosso • Classe de consistência
Exemplo: NP EN 206-1; C30/37; XC4(Pt); Cl 0,4; D 25; S4