Empirical Study

A degradação de uma estrutura de betão armado é um processo lento que resulta da interação entre este e o meio envolvente. Mesmo nos ensaios acelerados, como os desenvolvidos neste trabalho, a degradação do betão ocorre de forma faseada no tempo e evolui do exterior para o interior até chegar à zona da armadura criando condições para desencadear o fenómeno de corrosão desta. Neste enquadramento é relevante obter informações ao longo do tempo para aferir a velocidade com que os fenómenos degradativos se desenvolvem. A recolha deste tipo de informação é possível através da utilização de sistemas de monitorização que recolham informação com uma determinada regularidade.

93 Existem diferentes tipos de ensaios acelerados de degradação de estruturas de betão, como por exemplo o proposto pela norma NT Build 492 [202], que permite medir o coeficiente de difusão dos cloretos. A opção pelos ensaios desenvolvidos neste trabalho, com recurso a provetes com armaduras inseridas, resulta do interesse em aproximar as condições dos ensaios realizados em laboratório com as condições das estruturas reais, de modo a permitir a extrapolação dos resultados.

Para a monitorização recorreu-se a sistemas que medem parâmetros eletroquímicos pela facilidade de inserção no betão e por permitirem a recolha de dados de forma relativamente simples em intervalos de tempo previamente estipulados. Com estes sistemas foi possível medir parâmetros como a resistividade, potenciais de corrosão e resistência de polarização, sobre os quais já há estudos que permitem comparar resultados.

5.3.1. Determinação da velocidade de corrosão - sistema Monicorr

A velocidade de corrosão de um metal é um parâmetro que mede a cinética do processo corrosivo. Para este efeito é necessário recorrer a técnicas que perturbam o funcionamento do sistema constituído pelo metal em corrosão e o meio onde ele está inserido. Esta perturbação pode ser induzida pela imposição de um fluxo contínuo de corrente elétrica, através do recurso a uma fonte de alimentação. Para este efeito, um dos métodos mais utlizados é a resistência de polarização. Esta técnica baseia-se na determinação do declive da curva de polarização, que relaciona o Potencial Elétrico (E) da armadura e a Intensidade de Polarização (IE), sendo este gráfico construído através da medição do Potencial da armadura em função de uma determinada corrente de Polarização, conforme a expressão seguinte.

𝑅𝑝= 𝑙𝑖𝑚∆𝐼→0 ∆𝐸

∆𝐼 (31)

Na Figura 54 apresenta-se um dos gráficos obtidos, que relaciona estes parâmetros.

A resistência de polarização (RP) relaciona-se com a velocidade de corrosão (Icorr), conforme a expressão:

𝑅𝑝=

𝛽𝑎𝛽𝑐

2.3𝐴𝑖_{𝑐𝑜𝑟𝑟}(𝛽𝑎+𝛽𝑐) (32)

sendo "A" a área da armadura e "a" e "c" os parâmetros de Tafel relativos aos processos anódico e catódico, respetivamente. Na tabela seguinte apresentam-se os parâmetros de Tafel em função do estado do processo corrosivo.

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Figura 54 - Curva de polarização obtida pelo sistema MonIcorr.

Tabela 16 - Parametros de Tafel em função do estado do processo corrosivo.

As sondas utilizadas na determinação da velocidade de corrosão das armaduras integradas no sistema de monitorização da corrosão MonIcorr, são constituídas por um único bloco composto por dois pares de elétrodos ou varões metálicos (um par em aço igual ao das armaduras e outro de aço inox, AISI 304), para além de um elétrodo de referência (pseudorreferência de grafite) e na ponta uma ligação à armadura. Este conjunto permite determinar a velocidade de corrosão das armaduras, através da técnica da Resistência de Polarização Linear (LPR), a corrente galvânica entre os elétrodos de aço macio e de aço inoxidável e a condutividade do betão em redor das armaduras. Na Figura 55 apresenta-se o sensor isolado e em fase de montagem para posterior betonagem. Na Figura 56 mostra-se o aspeto geral do sistema de medição e aquisição de dados deste sistema.

Figura 55 - Sensor do sistema Monicorr e sua instalação nos provetes de betão.

(βa βc)/(2.3A(βa+βc )) Estado do processo corrosivo

26 mV Ativo

95 Figura 56 - Sistema de medição e aquisição de dados - Monicorr.

5.3.2. Determinação da resistividade iónica do betão - sistema Conduticorr

A condutividade iónica de um material está relacionada com o seu grau de contaminação iónica. Simultaneamente, a condutividade permite comparar níveis de porosidade entre dois materiais, na medida em que esta aumenta com a porosidade, pois esta torna mais fácil a movimentação dos iões no seio do material. No caso especifico do betão, que é um material poroso, a condutividade depende da mobilidade e da concentração de iões existentes no seu interior. Este parâmetro é influenciado pelo tamanho e carga dos iões, temperatura, humidade no interior dos poros e grau de contaminação externa [142].

A condutividade iónica é, geralmente, determinada através da técnica dos quatro elétrodos ou da técnica dos dois elétrodos. No presente estudo foi utilizada a segunda técnica, para a determinação da resistividade do betão, utilizando um sistema designado por Conduticorr, que se baseia na técnica dos dois elétrodos, cuja instalação é efetuada à face do elemento de betão a monitorizar, sendo instalados com uma distância de 5 cm um do outro e que permitem determinar a resistividade do betão à profundidade de 1,5 cm e a 3,0 cm da superfície exposta, de acordo com a seguinte expressão:

𝜌 = 𝑅𝐴

𝐿 (33)

Para este efeito é criado um campo elétrico alternado (172 Hz) entre os elétrodos de aço inoxidável situados à mesma profundidade, impondo-se uma corrente e medindo-se a diferença de potencial alternada de resposta. Na figura seguinte apresentam-se este tipo de sensores.

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Este sistema também foi instalado nas instalações da ETAR de Portalegre. Por razões de ordem técnica e logística optou-se por efetuar a monitorização da estrutura em três pontos, dois dos quais localizados no recirculador de lamas e um na decantação secundária. A leitura da resistência e a aquisição de dados é efetuada através dos equipamento apresentados na Figura 58.

Figura 58 - Sistema de medição e aquisição de dados - Conduticorr.