Modelos de estimativa do grau de saturação do concreto a partir das variáveis ambientais aplicados à análise de confiabilidade de estruturas de concreto armado atacadas por íons cloreto

Abstract

A problemática da durabilidade de estruturas de concreto armado inseridas em ambientes de severa agressividade se apresenta como uma das principais dificuldades enfrentadas pela cadeia da construção civil. Dos vários agentes capazes de degradar estas estruturas tem-se atenção especial aos íons cloreto capazes de causar a corrosão de armaduras, estes íons estão amplamente presentes em ambientes marinhos. Neste espectro, a estimativa de vida útil das estruturas de concreto armado se torna uma temática fundamental na avaliação da durabilidade de estruturas. Apesar de vários processos causarem penetração de cloretos no concreto tem-se praticamente como consenso que o mecanismo de difusão é o predominante, tendo-se como um modelo clássico de caracterização da penetração de cloretos a 2ª Lei da difusão de Fick. O processo de difusão iónica sofre forte influência do grau de saturação (GS) dos poros do concreto, está influencia incide diretamente sobre o coeficiente de difusão de cloretos (D). Ainda que se tenham desenvolvido metodologias de medição do GS elas se apresentam dispendiosas em tempo e recursos. Objetiva-se então apresentar estimativas do Grau de Saturação, baseadas nas condições ambientais de exposição da estrutura, e analisar a influência deste parâmetro na estimativa de vida útil de elementos estruturais de concreto armado sob a ótica da confiabilidade. São utilizados dados meteorológicos e de medição do GS de duas regiões litorâneas, sendo uma em Rio Grande, no sul do Brasil e outra em Santa Pola, sudeste da Espanha. Obtiveram-se modelos de estimativa do GS do concreto para cada situação pesquisada e também para ambos os ambientes em conjunto. Constatou-se então, através de uma abordagem probabilística, a forte influência do uso destes modelos na estimativa de vida útil de elementos de concreto armado.

The problematic of the durability of reinforced concrete structures inserted in environments of severe aggressiveness is presented as one of the main difficulties faced by the civil construction chain. Of the various agents capable of degrading these structures, special attention is paid to chloride ions capable of causing corrosion of reinforcing steel, these ions are widely present in marine environments. In this sense, the estimated useful service life of reinforced concrete structures becomes a fundamental theme in the evaluation of the durability of concrete structures. Although several processes cause penetration of chlorides in the concrete, it is practically agreed that the diffusion mechanism is the predominant one, being Fick’s 2nd Law of diffusion a classic model for the characterization of chloride penetration into concrete. The ionic diffusion process is strongly influenced by the saturation degree (GS) of the pores in the concrete, it influences directly on the chloride diffusion coefficient (D). Although GS measurement methodologies have been developed, they are costly in time and resources. The objective of this study is to present estimates of GS, based on the environ-mental exposure conditions of the structure, and to analyze the influence of this parameter on the estimated useful service life of structural elements of reinforced concrete from the point of view of reliability. Meteoro-logical and GS measurement data from two coastal regions are used, one in Rio Grande, in southern Brazil and the other in Santa Pola, southeast of Spain. Concrete GS estimation models were obtained for each stud-ied situation and also for both environments together. It was verified, through a probabilistic approach, the strong influence of the use of these models in the estimation of useful service life of reinforced concrete structures.