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Durabilidade de Estruturas em Concreto Armado

As estruturas em concreto armado podem ser duráveis em ambientes de agressividade menor, mas em ambientes industriais e/ou litorâneos o material sofre severos danos prematuros, indicando a necessidade de os projetistas se atentarem para questões de durabilidade sistêmica da edificação, principalmente de sua estrutura (MEHTA; MONTEIRO, 2014; NEVILLE; BROOKS, 2010).

Outro aspecto relevante é que a vida útil do material interfere diretamente na geração de resíduos e consequentemente no consumo energético associado ao ciclo de vida das estruturas. Os trabalhos de demolição, recuperação e/ou reconstrução de estruturas que não atingiram os mínimos parâmetros de durabilidade durante sua vida útil, também geram significativos custos sociais.

Visão Sistêmica de Durabilidade e Vida Útil

Segundo a NBR 6118 (ABNT, 2014), a durabilidade de uma estrutura de concreto “Consiste na capacidade de a estrutura resistir às influências ambientais previstas e definidas em conjunto pelo autor do projeto estrutural e o contratante, no início dos trabalhos de elaboração do projeto”. Já o Comitê 201 do American Concrete Institute (ACI) define durabilidade do concreto de cimento Portland como sua capacidade de resistir à ação das intempéries, ataques químicos ou qualquer outro processo de deterioração.

A durabilidade das estruturas de concreto depende de fatores extrínsecos e intrínsecos. Basicamente, a agressividade do meio em que determinada estrutura está exposta representa os fatores extrínsecos, como a presença de sais, maresias, CO2 e chuvas ácidas. Para os fatores intrínsecos identifica-se os parâmetros do concreto e de seus materiais constituintes, como o tipo de cimento, tipo de agregados, relação água/cimento, adições minerais e aditivos químicos.

Diz-se, portanto, que o concreto é considerado durável quando atende às especificações predeterminadas durante um tempo de serviço previsto em projeto. Mas, salienta-se que, tornando o material durável, não há certeza de que a estrutura será durável, haja vista que o material constituinte da estrutura é apenas um dos parâmetros que influenciam na durabilidade de uma determinada edificação. Aspectos que podem reduzir a vida útil de uma edificação e não estão associados diretamente ao concreto podem estar relacionados a detalhes construtivos e arquitetônicos, deformabilidade da estrutura, projeto estrutural e materiais de revestimento, além de questões de uso do período de pós-ocupação.

A Figura 1 ilustra, esquematicamente, a relação entre o desempenho de uma determinada edificação com as manutenções do pós-ocupação, inseridas em um contexto de durabilidade. Percebe-se que a vida útil esperada em termos de um projeto deve ser atingida somente com as devidas intervenções de manutenção preventivas e corretivas. Estruturas que não careçam de manutenção durante sua operação podem indicar que o processo construtivo e os materiais utilizados podem ter atingido valores acima do convencionalmente aceito em obras civis.

Figura 1 – Desempenho ao longo do tempo (durabilidade). Fonte: NBR 15575-1 (ABNT, 2021).

Para uma estrutura que exige uma vida útil maior do que aquela para qual foi projetada, a perda de durabilidade está associada com um aumento dos custos operacionais desta edificação, visto que o investimento em reparo, renovação e manutenção é elevado, como já comentado. Estes custos e os impactos ambientais associados podem ser atenuados se decisões que implicam em maior durabilidade da estrutura forem tomadas ainda na etapa de projeto. As dificuldades técnicas e os custos operacionais de uma intervenção aumentam com o decorrer do uso da edificação. Deste modo, afirma-se que quanto mais cedo realizada a operação, idealmente na fase de projetos, menor os custos relacionados e a complexidade inferida. (SITTER, 1984). A regra de Sitter (ou “Lei dos 5”) sustenta que os custos de manutenção crescem na proporção geométrica de razão 5, em função da fase de intervenção, como pode ser observado na Figura 2.

Figura 2 – Regra de Sitter, correlacionando a complexidade e os custos de intervenção com a fase de ocorrência. (Fonte: Sitter, 1984. Adaptado pelo autor)

Estas complexidades colocadas para as intervenções em uma determinada estrutura estão diretamente associadas aos mecanismos sistêmicos existentes entre as partes da edificação. Cada material ou componente interage isolada e conjuntamente com o meio e entre si, criando cadeias de processos físico-químicos que afetam diretamente a durabilidade das estruturas de concreto armado.

Dentro deste contexto, pode-se dizer que as análises da vida útil de uma estrutura tendem a ser complicadas em fase de projeto, visto que a formulação de modelos estatísticos de previsão de vida útil dificilmente abrangerão as diversas formas de deterioração que atuam simultaneamente. Uma definição precisa do material, do meio ambiente e uma consistente análise de dados de resultados reais são indispensáveis para um entendimento holístico do processo de degradação das estruturas e as consequências disto frente à durabilidade.

Envelhecimento e Deterioração

O concreto permanece em estado íntegro tanto quanto a sua baixa permeabilidade for garantida. (GJØRV, 2014; MEHTA; MONTEIRO, 2014). Entretanto, em função dos efeitos combinados das condições ambientais de exposição e de carregamento, a permeabilidade do concreto aumenta e os agentes agressivos penetram na estrutura, iniciando os processos de deterioração.

Entre os mecanismos de deterioração, o quadro abaixo indica os principais, destacando as consequências sobre a estrutura.

Agressividade do AmbienteConsequências Sobre a Estrutura
Natureza do ProcessoCondições ÓtimasAlterações Iniciais na Superfície do ConcretoEfeitos a Longo Prazo
CarbonataçãoU.R. 60% a 85%ImperceptívelRedução do pH Corrosão de armaduras Fissuração superficial
LixiviaçãoAtmosfera ácida e águas purasEflorescências e manchas brancasRedução do pH Corrosão de armaduras Desagregação superficial
RetraçãoUmedecimento e secagem, ausência de cura e U.R. <50%FissurasFissuração Corrosão de armaduras
FuligemPartículas em suspensão na atmosfera urbana e industrialManchas escurasRedução do pH Corrosão de armaduras
Fungos e mofoTemperaturas altas (>20ºC e <50ºC) com U.R. >75%Manchas escuras e esverdeadasRedução do pH Desagregação superficial Corrosão de armaduras
Concentração salina, ClAtmosfera marinha e industrialImperceptívelDespassivação e corrosão de armaduras
SulfatosEsgoto e águas servidasFissurasExpansão – Fissuras Desagregação do concreto Corrosão de armaduras
Álcali-agregadoComposição do concreto Umidade (U.R. >95%)Fissuras Gel ao redor do agregado graúdoExpansão – Fissuras Desagregação do concreto Corrosão de armaduras
Fonte: Medeiros, Andrade e Helene (2011).

Nota-se que, em todos os casos, a corrosão das armaduras é um dos efeitos a longo prazo. Diversos estudos nacionais desde as décadas de 80 e 90, como Carmona e Marega (1988), Dal Molin (1988) e Nince (1996), indicam que a corrosão das armaduras é responsável entre 27% e 64% das ocorrências de manifestações patológicas em estruturas de concreto armado.

Este artigo foi redigido pelo Eng. Civil Júlio Daudt sob curadoria de Bernardo Tutikian.

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