Protocolo experimental para determinar o valor de limiar de cloreto para corrosão em amostras colhidas de estruturas de concreto armado

O objetivo geral deste método é medir o valor limite de cloreto, que é um parâmetro essencial, caracterizando a capacidade do concreto armado de resistir à corrosão. Este parâmetro é necessário em todos os modelos atuais para prever a corrosão induzida por cloreto no concreto. Embora seja bem sabido que os valores-limite de cloreto dependem fortemente de fatores como os materiais usados, é prática comum confiar em valores gerais estipulados em padrões ou livros didáticos.

A principal vantagem do nosso método é que ele permite o teste de estruturas de engenharia civil. Isso é semelhante aos métodos bem estabelecidos para testar propriedades mecânicas, como a resistência do concreto. Ao testar amostras de estruturas, garantimos condições reais que influenciam muito os valores limite de cloreto.

Por exemplo, a interface de concreto de aço que não pode ser imitada representativamente em amostras produzidas em laboratório. Comece selecionando áreas de teste na estrutura de concreto, conforme descrito no protocolo de texto. Localize as barras de aço de reforço no concreto por meio de um dispositivo de varredura manual não destrutivo, comumente conhecido como detector de aço de reforço.

Mova o detector de aço nas direções horizontal e vertical sobre a superfície de concreto dentro da área de teste. Usando giz, marque cada barra de aço de reforço temporariamente em forma de grade na superfície do concreto. Selecione os locais para perfuração de núcleos com diâmetro de pelo menos 150 milímetros.

Marque-os e etiquete-os em uma superfície de concreto. Perfure os núcleos de concreto contendo o segmento de aço de reforço de acordo com procedimentos e padrões comuns. Após a perfuração, remova o núcleo de concreto da estrutura, por exemplo, usando um cinzel.

Por fim, embrulhe o núcleo em uma folha do tipo difusão para preservar as condições de umidade durante o transporte para o laboratório. Reduza a cobertura de concreto na frente, que é o lado originalmente exposto pelo corte de diamante refrigerado a água. Procure uma espessura final de cobertura de concreto da amostra na faixa de 15 a 20 milímetros.

Em seguida, estabeleça uma conexão de cabo e proteja as extremidades da barra de aço de reforço contra falsa iniciação de corrosão durante o teste de exposição. Para fazer isso, primeiro use uma broca de perfuração com um diâmetro interno ligeiramente maior que o diâmetro da barra de aço de reforço para remover o concreto ao redor do aço em cada extremidade da barra em um comprimento máximo de 10 milímetros. Risque os restos da pasta de cimento aderida à superfície do aço com a ajuda de ferramentas adequadas.

Em seguida, faça um pequeno furo em uma das extremidades das barras de aço e use um parafuso auto-roscante metálico para fixar um terminal de cabo na barra de aço. Preencha a lacuna criada em torno de ambas as extremidades da barra de aço com uma pasta de cimento densa, argamassa ou argamassa, despejando cuidadosamente a pasta nos orifícios. Cubra também o terminal da extremidade do parafuso da conexão do cabo.

O procedimento que acabamos de descrever é crucial para evitar o início da falsa corrosão. O que significa corrosão nas extremidades da barra de aço. Para limitar a área de superfície exposta, cubra a superfície lateral do núcleo com uma resina epóxi, cubra também as extremidades da barra de aço de reforço e a conexão do cabo.

Com a mesma resina epóxi, cubra as partes finais da superfície de concreto aparente ao lado do núcleo, que antes estava mais próximo da superfície de concreto estrutural. Deixe um comprimento exposto não revestido de 60 a 80 mililitros ao longo da barra de aço deste lado. Coloque todas as amostras no tanque com o lado da amostra exibindo 15 a 20 mililitros de espessura coberta de concreto, voltado para baixo.

Montar as amostras em pequenos espaços para permitir a exposição da solução às amostras a partir da sua parte inferior. Em seguida, coloque o eletrodo de referência na solução de exposição. Conecte todas as amostras a um registrador de dados automatizado, que pode medir individualmente o potencial das barras de aço de reforço em relação ao eletrodo de referência comum.

Encher o reservatório com água da torneira até um nível em que todos os lados inferiores das amostras do núcleo estejam em contacto com a solução, mas não estejam totalmente imersos. Mantenha contato entre o eletrodo de referência e a solução de exposição, inicie imediatamente o registro de dados medindo os potenciais de todas as amostras em relação ao eletrodo de referência. Após uma a duas semanas em solução isenta de cloreto, substitua a solução de exposição pela solução preparada de cloreto de sódio 3,5 em peso.

Continue monitorando os potenciais das amostras e verifique regularmente o estado de corrosão de cada amostra, avaliando a evolução registrada dos potenciais ao longo do tempo de cada amostra e considerando o critério para início da corrosão. Após 60 dias, aumente a concentração de cloreto de sódio na solução para 7% em peso. Após 120 dias, aumente a concentração de cloreto de sódio na solução para 10% em peso.

Depois disso, mantenha a concentração de cloreto neste nível. Sempre que avaliar os potenciais de aço registrados durante a exposição, use esses dois critérios para iniciação à corrosão, para verificar o estado de corrosão de cada amostra. O primeiro critério é uma diminuição potencial de mais de 150 milivolts do nível passivo dentro de um período de cinco dias ou menos.

O segundo critério é que, durante os 10 dias seguintes, o potencial permaneceu estável no nível negativo alcançado, diminui ainda mais ou se recupera em um máximo de 50 milivolts. Uma vez satisfeito este critério de iniciação à corrosão, retirar imediatamente a amostra da solução de exposição. Documente o tempo para o início da corrosão da amostra.

Para iniciar a análise da amostra, primeiro divida a amostra para remover a barra de aço. Corte o núcleo de concreto de sua parte traseira, com uma lâmina de corte de diamante refrigerada a água. Certifique-se de que a seção esteja perpendicular à superfície traseira e alinhada paralelamente à barra de aço de reforço.

Para evitar danificar a barra de aço, certifique-se de que a profundidade de corte não atinja o aço. Mantenha aproximadamente 10 milímetros para uma margem de segurança. Insira um cinzel ou uma ferramenta semelhante e divida o núcleo de concreto em duas metades para dividir o concreto ao redor da barra de aço.

Remova suavemente a barra de aço de reforço do concreto, isso deixa as duas metades da amostra de concreto com as impressões da barra de aço. Documente imediatamente a aparência visual da interface de concreto de aço examinando a superfície de aço e as impressões da barra de aço no concreto. Para realizar a análise de cloreto e determinar o teor crítico de cloreto, remova as peças que foram revestidas com epóxi por meio de corte diamantado refrigerado a água em ambas as metades do núcleo de concreto.

Dos prismas obtidos, remova o concreto e a zona de cobertura, usando revestimento de diamante resfriado a água até dois milímetros até a barra de aço. Posteriormente, triture o concreto e colete o pó de moagem. A espessura desta etapa de moagem é de quatro milímetros.

Seque as amostras de pó de concreto obtidas a 105 graus Celsius para um peso constante. Em seguida, calcule a média dos dois valores. Documente o resultado da análise de cloreto, que é o teor crítico de cloreto para a amostra específica.

Certifique-se de indicar se o valor é expresso em termos de porcentagem em peso de concreto ou em peso de cimento. Esta figura mostra um exemplo de potenciais de aço monitorados durante a exposição ao cloreto em laboratório. O potencial pode cair significativamente, em um tempo muito curto, mas o processo de corrosão pode não se propagar de forma instável, o que se torna aparente devido ao aumento do potencial em direção ao seu nível passivo inicial.

Por volta dos 60 dias de exposição, o potencial finalmente cai mais de 150 milivolts e permanece no nível negativo por 10 dias. Assim, o critério para dividir a amostra é cumprido. Esta figura mostra um exemplo do ponto de corrosão visualmente aparente na barra de aço após a divisão da amostra.

Resultados representativos para o teor crítico de cloreto foram obtidos em um túnel com mais de 40 anos nos Alpes suíços. O gráfico mostra os resultados de 11 testemunhos de concreto, produzindo assim a distribuição estatística do teor crítico de cloreto para o membro estrutural investigado. Em contraste com as experiências empíricas de estruturas, que aspiravam a definição obtida após o início da corrosão.

Este método pode medir valores de limite de cloreto para membros estruturais ou estruturas específicas antes que ocorra a degradação da corrosão. Em comparação com uma prática comum de usar valores de limite de cloreto tabulados constantes, a aplicação de nosso método na prática de engenharia aumentará a precisão das avaliações de condição e o poder preditivo dos modelos para analisar o serviço restante das estruturas.