ÁREA: Físico-Química
TÍTULO: ESTUDO ELETROQUÍMICO DA CORROSÃO DO CONCRETO ARMADO CONFECCIONADO COM SÍLICA TRATADA
AUTORES: DA LUZ, D. C. S. (UFRN - IPOG) ; SCATENA, H. JR (UFRN)
RESUMO: A corrosão no concreto armado e os custos de recuperação/manutenção das estruturas têm levado a buscas de alternativas para melhorar a qualidade deste material. A sílica melhora a qualidade do concreto devido à sua atuação física e química. A reatividade da sílica está relacionada com sua densidade de carga superficial, que depende do pH do ambiente. Uma variação na densidade de carga modifica a reatividade da sílica e, propriedades do concreto. O trabalho objetiva estudar a corrosão no concreto contendo sílica de diferentes densidades de carga, usando voltametria de varredura e o princípio da aditividade para determinar os parâmetros eletroquímicos. Os resultados mostram que o uso de sílica com maior densidade de carga produz concreto mais resistente a ataques de íons cloretos.
PALAVRAS CHAVES: corrosão, concreto armado, sílica ativa.
INTRODUÇÃO: A utilização do concreto, como material estrutural, vem acompanhando a evolução da sociedade que exige um material de melhor qualidade, principalmente quanto à durabilidade a ataques químicos.
Neste sentido, a utilização da sílica tem-se mostrado interessante. Ela melhora a qualidade do concreto devido aos efeitos: físico – as partículas preenchem os vazios entre os grãos de cimento aumentando a coesão da zona de transição e químico (reação pozolânica) - devido à alta reatividade deste material que se combina com o hidróxido de cálcio formando o silicato de cálcio hidratado (CSH) (MEHTA, 1994).
Quando um óxido, como a sílica, entra em contato com uma solução aquosa de eletrólito, uma adsorção física e/ou química de íons pode ocorrer levando a uma variação na densidade de carga da superfície e, a uma mudança na reatividade da sílica, o que propicia uma modificação em propriedades do concreto (RODRIGUES et al, 2001).
Para detectar e monitorar o processo de corrosão no concreto a voltametria se destaca por ser uma técnica não-destrutiva. Um ponto importante quando se estuda sistemas corrosivos é que processos anódicos e catódicos devem ser considerados, ou seja, deve-se aplicar o princípio da aditividade, que consiste na soma algébrica das densidades de correntes para os pares de reações redox, sendo cada uma delas representada por: uma equação de Butler-Volmer, uma equação para o processo de difusão e uma equação referente ao processo de queda ôhmica.
Sendo Natal uma cidade litorânea, tendo suas edificações expostas à ambientes marinhos e sujeitas a processo de corrosão, o presente trabalho tem por objetivo estudar a corrosão da armadura do concreto confeccionado com sílica com diferentes densidades de carga superficial.
MATERIAL E MÉTODOS: A sílica utilizada foi a densificada 920D da Elken. O tratamento da superfície da sílica iniciou-se pelo preparo de uma mistura com 1,5 kg de sílica em 10 litros de água destilada; em seguida foram adicionados quantidades de ácido nítrico ou ácido fosfórico até que o conjunto sílica/água destilada/ácido alcançasse os pHs desejados: 2, 4 e 6. Após a estabilização dos pHs das soluções iniciou-se sucessivas lavagens e filtragens até que o pH da solução alcançasse o valor 6. Levou-se a sílica à estufa a 60° C por 24 h. A mobilidade eletroforética da sílica foi obtida utilizando o Zeta-Meter System 3.0+.
Para o estudo eletroquímico foram confeccionado corpos de prova de concreto com dimensões de 15,0 cm de diâmetro e 30,0 cm de altura, com seis peças de aço CA 50 A de 8 mm de diâmetro e 27 cm de comprimento, imersas em seu interior; contendo um orifício central para colocação do eletrodo de referência. Na composição da mistura de concreto foi usado cimento Portland composto CP-II-Z 32, areia média e cascalhinho na proporção de 1:1,27:2,34, sílica de 8 % em substituição a uma parte de cimento e relação água/cimento de 0,5.
Para as medidas voltamétricas utilizou-se um Potenciostato/Galvanostato modelo PGSTAT 30 – Differential Electrometer da AUTOLAB, com NaCl 5% como eletrólito, contra eletrodo de aço inox e eletrodo de referência Ag/AgCl. Os ensaios foram executados varrendo-se o potencial numa faixa de -1,0 V a -0,2 V com velocidade de varredura de 25 mV/. Antes do início da medida condicionou-se o potencial inicial por 5 minutos.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Na tabela 1 a mobilidade eletroforética apresenta valores negativos (MURAMATSU et al, 2001). Sendo a mobilidade eletroforética indicativa da densidade de carga superficial (KOLSMUSKI, 1995), uma maior adsorção de cargas a superfície da sílica ocorreu nas amostras tratadas com soluções de acido fosfórico pH 2 e nítrico pH 4.
No estudo do efeito do uso da sílica tratada na corrosão do concreto, os parâmetros eletroquímicos foram obtidos mediante simulação (ver figura 1) dos dados experimentais com a equação do princípio da aditividade (PRUCKNER, 2001; BOZZINI, 2000).
Adição de sílica ao concreto diminui a corrente de corrosão comparando com concreto sem sílica. Concretos com sílica de maior densidade de carga apresentaram menores valores da corrente de corrosão. Isso devido a uma possível mudança na reatividade da sílica. Uma maior quantidade de sílica reagiu com o Ca(OH)2 formando o CSH, responsável pela densificação da pasta e da zona de transição, diminuindo a porosidade do concreto e dificultando o ingresso do cloreto (FIGUEIREDO et al, 1994).
O comportamento do potencial de equilíbrio é similar ao da corrente de troca. O uso de adições mais carregadas superficialmente produz concretos com pasta e zona de transição mais densa, menos porosas, retardando a corrosão.
Coeficiente de simetria é uma medida da inclinação dos perfis de energia, da simetria da barreira para que ocorra a reação (BARD et al, 1980). Concretos com sílica com maior densidade de carga apresentam maiores valores de coeficiente de simetria devido ao refinamento dos poros, produzindo um aumento na resistividade e na barreira para a ocorrência da reação (aumento da queda ôhmica) (VIEIRA, 2003).
CONCLUSÕES: Os parâmetros eletroquímicos apresentados pelos concretos contendo sílica com maior densidade de carga superficial mostraram-se melhores. Assim, pode-se concluir que o uso de sílica menos aniônicas, maior densidade de carga, na confecção do concreto melhora sua resistência a ataques químicos pelo ingresso de íons cloreto.
Durante a realização deste trabalho pode-se concluir também que a equação representativa do princípio da aditividade explica bem o comportamento apresentado pelo concreto, quando do estudo voltamétrico.
AGRADECIMENTOS:
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: BARD, A. J. et al, Electrochemical Methods. USA: John Wiley & Sons, 1980.
BOZZINI, B. A. Simple Numerical procedure for the Simulation of “Lifelike” Linear-Sweep Voltamograms. Journal of Chemical Education, v. 77, 2000.
FIGUEIREDO, E. P. et al. Assim Caminha a Corrosão. Téchne, nº 10, p. 28-33, 1994.
KOSMULSKI, M. Oxide/electrolyte: electric double layer in mixed, solvent systems. Colloid and Surface A: Physicochemical and Engineering Aspects, v. 95, p. 81-100, 1995.
MEHTA, P. K.; MOTEIRO, P. J. M. Concreto: estrutura, propriedades e materiais. São Paulo: Pini, 1994.
MURAMATSU, K. et al. Two dimensional assemblies of colloidal SiO2 and TiO2 particles prepared by Langmuir-Blodgett Technique. Journal of Colloid and Interface Science, v. 242, p. 127-182, 2001.
PRUCKNER, F. Corrosion and Protection of Reinforcement in Concrete Measurements and Interpretation. Tese. Universidad de Vienna, 2001.
RODRIGUES, F. A. et al. The alkali-silica reaction the effect of monovalente and bivalente cations on the surface charge of Opal. Cement and Concrete Research, v. 31, p. 1549-1552, 2001.
VIEIRA, F. M. P. Contribuição ao estudo da corrosão de armaduras em concreto com adição de sílica ativa. Tese. Universidade Federal do Rio Grande do Sul, 223p., 2003.
