a) Amostras submetidas ao envelhecimento acelerado por ciclos
Os corpos de prova utilizados e os resultados do ensaio de potencial de corrosão por meio do método de envelhecimento por ciclos, em função da idade, são apresentados na Figura 4.23 e 4.24, respectivamente.
Figura 3.38 Corpos de prova submetidos ao envelhecimento acelerado por ciclos, utilizados nas medições de potencial de corrosão.
Figura 3.39 Medições de potencial de corrosão das armaduras inseridas no concreto confeccionado com os três traços analisados pelo método de
envelhecimento por ciclos, em função da idade.
Os ciclos de secagem e umedecimento iniciaram 60 dias após a moldagem, e os testes cessaram quando se atingiu o “potencial de insegurança” (-274 mV, linha tracejada no gráfico) em duas medidas consecutivas na amostra seca. O gráfico apresenta a média de seis medidas para cada traço.
Este ensaio apresenta um gráfico bem típico, com valores mais negativos quando o potencial é medido após o ciclo de umedecimento, e valores menos negativos após o ciclo de secagem. Após o ciclo de secagem, há a redução da presença do eletrólito, levando ao aumento na concentração das substâncias dissolvidas e, consequentemente, incremento no potencial de equilíbrio.
Distintos estudos [54,76] confirmam esta relação inversamente proporcional entre o potencial de corrosão e o teor de umidade do concreto, ou seja, o aumento do teor de umidade implica no aumento (em módulo) do potencial de corrosão medido nas barras e, consequentemente, em uma maior probabilidade de ocorrência de corrosão.
Observa-se na Figura 4.24 que o traço TLV apresentou a menor amplitude entre as medidas do potencial de corrosão após os ciclos de secagem e umedecimento. A presença das partículas de lama vermelha de tamanho reduzido muito provavelmente foi responsável pela redução na porcentagem de poros capilares, diminuindo a absorção da solução rica em NaCl (nos ciclos de umedecimento) e a saída da solução (durante a secagem).
Comportamento semelhante era esperado no traço TSA, devido a presença das partículas pequenas de sílica ativa e ao coeficiente de absorção reduzido, porém os resultados apresentaram amplitude superior aos demais traços. O parâmetro que provavelmente teve maior importância aqui foi o diâmetro dos poros (mensurados por porosimetria de intrusão de mercúrio). Conforme mencionado previamente, um material com o diâmetro dos poros capilares reduzido, como é o caso do TSA, apresentará maiores valores de pressão capilar, e, consequentemente, maior será a profundidade do concreto atingida pela água absorvida [31]. Isto possivelmente explique a amplitude dos resultados de potencial de corrosão do traço com sílica ativa, quando submetido a ciclos de molhagem e secagem.
O traço TSA foi responsável por alcançar o maior período até a despassivação (127 dias até que o “potencial de insegurança” se repetisse em dois ciclos de secagem). O traço TLV alcançou 92 dias e TRF não superou os 64 dias. A presença da sílica ativa e da lama vermelha no concreto incrementou consideravelmente a capacidade de as barras de aço resistirem à despassivação.
Estes resultados representam apenas o início do processo corrosivo. A fim de calcular a taxa de corrosão das barras de aço, todos os corpos de prova dos três traços continuaram sendo submetidos aos ciclos de secagem e umedecimento até completarem 127 dias (idade máxima alcançada pelo traço TSA). A taxa de corrosão média de cada traço foi calculada utilizando a equação 3.8, e os resultados são apresentados na Figura 4.25.
Figura 3.40 Valor médio da taxa de corrosão das barras de aço (armaduras) inseridas nos corpos de prova submetidos ao ensaio de envelhecimento por
ciclos, dos três traços analisados.
As armaduras inseridas nos corpos de prova elaborados com o Traço Realizado na Fábrica (TRF) apresentaram o maior valor médio de taxa de corrosão (301,2 µm/ano). Assim, evidencia-se não apenas sua menor capacidade de evitar a despassivação (início do processo corrosivo), mas, também, uma maior cinética de reação de corrosão, isto é, maior taxa.
Nos ensaios realizados com armaduras inseridas nos corpos de prova elaborados com o concreto do traço TSA, o resultado de taxa de corrosão alcançado foi 105,1 µm/ano, sendo o menor valor entre os traços analisados. Assim, o traço com sílica ativa alcançou os valores mais favoráveis no ensaio de potencial de corrosão por ciclos (Figura 4.24) e no resultado da taxa de corrosão (Figura 4.25). O traço com lama vermelha alcançou resultados intermediários, mas, também superiores aos das amostras com confeccionadas com o Traço Realizado na Fábrica (TRF).
A presença da sílica ativa no concreto leva à redução do diâmetro dos poros e, principalmente, da conectividade dos poros, por meio do efeito filler e por meio de ação química, incrementando a formação de fases hidratadas. A
sílica ativa pode ter alterado não apenas a interface argamassa-agregado, mas também interface concreto-armadura, refinando a microestrutura na região, resultando em baixos valores de potencial de corrosão.
No traço TLV, possivelmente, não se alcançou valores de potencial de corrosão tão interessantes quanto ao TSA devido a presença de poros mais largos que, em geral, estão presentes em concreto com lama vermelha [37,144]. Isto pode ter intensificado o transporte de massa através do concreto. Porém, o traço com lama vermelha se apresenta como uma opção tecnicamente adequada, visando a proteção do aço do concreto armado, considerando os menores valores de potencial de oxidação quando comparados ao traço utilizado atualmente na fabricação de postes.
A taxa de corrosão é reduzida pela presença de lama vermelha não apenas pelo aumento do pH na região interfacial concreto-aço, o que dificulta o rompimento da camada passivadora [85], mas também por conta de suas fases mineralógicas como os aluminossilicatos de sódio, conhecidos como sodalites, que são responsáveis por reduzir o fluxo de íons cloro, fixando-os com a formação cloroaluminatos de sódio [35].
O potencial de corrosão é uma avaliação qualitativa da probabilidade de ocorrência da corrosão, sem quantificar a velocidade (cinética) do processo. Entretanto, há trabalhos [80,81] que demonstram que, na maioria dos casos, a avaliação da duração da fase de iniciação da corrosão por meio de tal parâmetro eletroquímico coincide com as avaliações feitas utilizando parâmetros eletroquímicos mais precisos [79].
Vale ressaltar que isto não quer dizer que traços com maior capacidade de evitar despassivação das barras sempre alcançarão os menores resultados de taxa de corrosão, como já comprovado por outros autores [54,79].
b) Amostras submetidas ao envelhecimento por Névoa Salina
A Figura 4.26 mostra a disposição dos corpos de prova das três composições distintas (TRF, TSA e TLV) dentro da câmara salt spray, onde os
corpos de prova foram envelhecidos para posterior realização dos ensaios de potencial de corrosão.
Figura 3.41 Disposição dos corpos de prova em câmara de envelhecimento salt spray.
As medições de potencial de corrosão das amostras submetidas ao envelhecimento por névoa salina, em função da idade, são apresentadas na Figura 4.27. Observa-se que os resultados mais favoráveis foram obtidos nas armaduras inseridas nos corpos de prova contendo sílica ativa (TSA) e lama vermelha (TLV), corroborando com os resultados obtidos nas amostras submetidas a ciclos de secagem e umedecimento. As barras inseridas em concreto com traço TRF apresentaram os valores mais negativos de potencial de corrosão, isto é, maior tendência à corrosão.
Figura 3.42 Medições de potencial de corrosão das barras de aço (armaduras) inseridas no concreto confeccionado com os três traços analisados pelo método de envelhecimento em câmara de névoa salina, em função da idade.
Com 40 dias de ensaio, diferentemente do esperado, observa-se mudança na inclinação da curva TSA. Muito provavelmente isso se deve à excessiva corrosão dos fios de cobre dos corpos de prova deste traço, dificultando (ou impossibilitando) as medições de maneira correta em algumas amostras.
Assim, determinou-se a taxa de corrosão das armaduras inseridas em concretos confeccionados com os três traços e, como pode ser visto na Figura 4.28, o comportamento foi muito semelhante ao observado no método de “envelhecimento por ciclos”.
Ao se comparar os dois ensaios, pode-se afirmar que há confiabilidade e reprodutibilidade no uso da técnica de potencial de corrosão. Entretanto, os valores da taxa de corrosão se diferenciam por uma ordem de grandeza (300 μm/ano contra 30 μm/ano, aproximadamente) em comparação aos obtidos em corpos de prova envelhecidos em ciclos de secagem e umedecimento, evidenciando quão agressivo é o método de “envelhecimento por ciclos”
quando comparado ao método de “envelhecimento por névoa salina”. Situação semelhante foi relatada por Ribeiro [54].
Figura 3.43 Taxa de corrosão das barras de aço (armaduras) inseridas nos concretos confeccionados com os três traços analisados, envelhecidos por
névoa salina.