Define-se como carbonatação um complexo processo físico-químico onde os compostos de cimento, hidratados ou não, são geralmente substituídos por carbonatos, através de reações com o dióxido de carbono (CO2) e outros gases como o dióxido de enxofre (H2S) (PAULETTI, 2004).
Como resultado da carbonatação tem-se a redução do pH do concreto a valores inferiores a 9,0. Nesta faixa de pH os compostos hidratados do cimento suscetíveis à carbonatação são o hidróxido de cálcio (Ca(OH)2), o hidróxido de sódio (NaOH) e o hidróxido de potássio (KOH), assim como os silicatos alcalinos (FIGUEIREDO, 2005). A Figura 2-16 mostra como ocorre a despassivação da armadura imersa no concreto devido à penetração da frente de carbonatação.
Figura 2-16 - Carbonatação condicionada pela fissuração. Fonte: (SOUZA & RIPPER, 2009)
Este processo ocorre lentamente segundo a reação principal, apresentada na equação 4:
Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O Equação 2-4 Os mecanismos que envolvem o processo de carbonatação do concreto dividem-se em:
a) Difusão do CO2 da atmosfera na fase gasosa dos poros do material e posterior dissolução na água dos poros;
b) Dissolução do Ca(OH)2 sólido na água dos poros e difusão do Ca(OH)2 dissolvido das regiões de maior para as de menor alcalinidade;
c) Reação do CO2 dissolvido com o Ca(OH)2 dissolvido na água dos poros; d) Reação do CO2 dissolvido com o C-S-H e os compostos não hidratados (C2S
e C3S) da pasta de cimento endurecida;
e) Redução do volume dos poros devido à precipitação dos produtos de carbonatação.
Segundo Figueiredo (2005) a velocidade e a profundidade de carbonatação dependem de fatores relacionados com o meio ambiente e com as características finais do concreto endurecido.
São fatores condicionantes no avanço da profundidade da frente de carbonatação: a concentração de CO2, a umidade relativa do ar e a temperatura do meio conforme, que estão diretamente relacionados à condição de exposição da estrutura; e, relacionadas às características do concreto são fatores influentes a composição química do cimento, o traço utilizado na dosagem, o tipo de cimento e a qualidade da execução.
A Tabela 2-3, mostrada a seguir, concatena os fatores condicionantes e as características influenciadas por tais fatores.
Tabela 2-3- Principais fatores que condicionam a velocidade de penetração da frente de carbonatação. Adaptada. Fonte: Kazmierczak (1995)apud Figueiredo (2005)
Fatores Condicionantes Características
Influenciadas Condições de Exposição Concentração de CO2 • Mecanismo físico- químico • Velocidade de carbonatação Umidade Relativa do Ar • Grau de saturação dos Poros • Velocidade de Carbonatação Temperatura • Velocidade de Carbonatação Características do Concreto Composição química do cimento Características do clínquer Teor de adições • Porosidade da pasta carbonatada • Reserva alcalina Traço • Porosidade Qualidade de Execução Defeitos Cuidados coma cura • Porosidade • Grau de hidratação 2.5.4.4 Manchas e Eflorescências
A ocorrência de manchas nas estruturas de concreto pode ter sua origem ligada a diversos tipos de causas. Aquelas decorrentes de poluição e devido à ação de intempéries, a ação da chuva, por exemplo.
As manchas decorrentes da retenção de umidade na estrutura apresentam coloração escura, podendo ocorrer devido à presença de fungos e mofos. Quando a origem das manchas é a corrosão das armaduras, apresentam coloração marrom avermelhada ou esverdeada na superfície do elemento estrutural, devido à lixiviação dos produtos de corrosão (FONSECA, 2007).
A eflorescência consiste no depósito de sais na superfície do concreto devido ao carreamento dos sais originários da hidratação do cimento. Geralmente ocorrem em locais onde a percolação da água é facilitada, como em regiões que abrigam juntas ou apresentam a ocorrência de fissuras (SUPRENANT, 1992).
Conforme Suprenant (1992) há três maneiras de se controlar a ocorrência de eflorescências: redução da capacidade de percolação do concreto, redução da concentração de sais na mistura e, por fim, a conversão de compostos solúveis em compostos insolúveis.
A redução da capacidade de percolação do concreto pode ser obtida por meio do uso eficiente de impermeabilizantes, selantes nas juntas de dilatação e reparo nas trincas e fissuras existentes. Pode-se reduzir a concentração de sais na mistura com a aplicação de areias e água que possuam baixas concentrações de sais. O uso de adições no concreto, como as pozolanas e cinzas volantes, diminuem a ocorrência das eflorescências devido à sua capacidade de reagir com o hidróxido de cálcio, transformando os compostos solúveis resultantes do processo de hidratação do cimento em compostos insolúveis (SUPRENANT, 1992).
Como conclusão da revisão verifica-se que a durabilidade das estruturas de concreto, apesar do grande avanço ocorrido nos últimos tempos, ainda representa um grande campo passível de exploração e descobertas.
Na atual fase de desenvolvimento percebe-se que a comunidade científica apresenta consenso em certos pontos enquanto que em outros ainda há diversos conceitos a serem entendidos.
É de conhecimento comum ao meio técnico-científico que o concreto deve atender a padrões mínimos para que se garantam as condições mínimas aceitáveis de durabilidade. Entre esses fatores pode-se destacar a necessidade de um padrão executivo satisfatório; utilização de concretos bem dosados, com o atendimento de vários parâmetros além da resistência à compressão – como absorção, porosidade e etc.; influência do ambiente em que a estrutura será inserida.
Com relação aos conceitos que ainda não possuem um entendimento comum na comunidade técnico-científica pode-se destacar como principal fator a aleatoriedade que os parâmetros apresentam, além da existência de diversas possibilidades de combinações entre si. Essa característica dificulta o desenvolvimento de modelos universalmente aceitos em que se possa projetar o comportamento das estruturas frente aos diversos cenários passíveis de ocorrência ao longo de sua vida útil.
CAPÍTULO 3