É crescente a preocupação mundial com a durabilidade e o atendimento da vida útil de projeto estabelecida pelas normativas para estruturas de concreto armado. Desta maneira, torna-se fundamental a utilização de modelos representativos dos processos de degradação para uma correta previsão da vida útil deste tipo de estrutura. Isto posto, esta pesquisa teve como objetivo a validação, com base em dados de exposição natural, do modelo para a previsão da vida útil de estruturas de concreto armado proposto por Andrade (2001). Para esta validação foram coletados dados na literatura referentes à penetração de cloretos em estruturas de concreto e foram obtidos dados experimentais da concentração de cloretos em prismas de concreto e argamassa moldados com cimento CP II – F, CP III, CP IV e CP V – ARI, com relações a/c de 0,45, 0,55 e 0,65, expostos por um período de 3, 2 e 1 ano, respectivamente, em ambiente protegido e desprotegido da chuva em zona de atmosfera marinha, na cidade de Vitória. Também foram avaliados os perfis de cloretos de blocos de concreto moldados com cimento CP IV, CP V, CP V + 5% SA e CP V + 10% SA e relações a/c de 0,45, 0,55 e 0,65, que permaneceram expostos por 9 anos na cidade de Tramandaí. Paralelamente, foram avaliadas a influência do tipo de cimento, da relação a/c, da condição de exposição (protegido e desprotegido da chuva) e da adição de sílica ativa na penetração de cloretos em matrizes cimentícias, bem como a diferença desta penetração em concretos e argamassas moldados com os mesmos materiais e relações a/c. Para isto foram retiradas, dos prismas e blocos de concreto e argamassa, amostras sob a forma pulverulenta, para posterior determinação da concentração de cloretos utilizando o equipamento CL - 2000 da NDT James Instruments. Os resultados obtidos indicaram que o tipo de cimento que determinou maiores concentrações de cloretos foi o CP III; que prismas de concreto tendem a apresentar concentrações superiores aos de argamassa, em função da existência da zona de transição entre a pasta e o agregado graúdo. No tocante à corrosão de armaduras desencadeada por cloretos, o ambiente desprotegido mostrou-se mais danoso; a utilização de teores de sílica ativa em percentuais de 5 e 10% é eficiente na redução do ingresso de cloretos; baixas relações a/c apresentaram concentrações superficiais mais elevadas, em contrapartida, a medida que a profundidade em relação à superfície do concreto aumenta, há uma redução nestes teores. Por fim, em relação à validação do modelo de Andrade (2001) constatou-se que, para os dados com pequenos tempos de exposição, o modelo apresentou níveis de resposta similares à penetração de cloretos in situ, com bons resultados dentro de um faixa de variação de 35%, associados a diferenças máximas de apenas 4,6 mm entre os valores observados e calculados. Para os dados com tempos de exposição superiores, as diferenças foram expressivas, indicando a necessidade de um ajuste no sentido de melhor descrever o crescimento da concentração superficial ao longo do tempo. / International concern about durability and service life design established by regulations is growing. Therefore, the use of representative models of degradation processes for a correct prediction of service life of reinforced concrete structures become fundamental. Moreover, this research aimed to validate, based on natural exposure data, the model for the prediction of service life of reinforced concrete structures proposed by Andrade (2001). For this validation, data were collected in the literature regarding the chloride penetration in concrete structures and experimental data were obtained in concrete and mortar prisms molded with cement CP II – F, CP III, CP IV and CP V, with w/b ratios of 0,45, 0,55 and 0,65, exposed for a period of 3, 2 and 1 year, respectively, in a rainfall protected and unprotected environment in a marine atmosphere zone, in the city of Vitória. The profiles of concrete blocks molded with cement CP IV, CP V, CP V + 5% SA and CP V + 10% SA, and w/b ratios of 0,45, 0,55 and 0,65, who remained exposed for 9 years in the city of Tramandaí, were also evaluated. At the same time, were evaluated the influence: of the cement type, the w/b ratio, the exposure condition (protected and unprotected from rainfall) and the addition of silica fume in chloride penetration in cementitious matrixes, as well as the difference of this penetration in concretes and mortars molded with the same materials and w/b ratios. For this purpose, pulverulent samples were removed from the prisms and blocks of concrete and mortar for further determination of chloride concentration using the CL – 2000 equipment of the NDT James Instruments. The results indicated the type of cement with highest chloride concentrations was CP III; that concrete prisms tend to have higher concentration than mortar, due to the exist of the transition zone between the past and the coarse aggregate; with regard to corrosion triggered by chlorides the unprotected environment is more damaging; the use of silica fume in percentages of 5 and 10% is efficient to reduce the chloride ingress; low w/b ratios showed higher surface concentration, in contrast, as the depth in relation to the concrete surface increases, there is a reduction in theses contents. Finally, in relation to the validation of Andrade´s model (2001), it was found that, for data with small exposure times, the model showed similar response levels to chloride penetration in situ, with good results within a range of variation of 35%, associated with maximum differences of only 4,6 mm between the observed and calculated values. For the data with longer exposure times, the differences were expressive, indicating the need for an adjustment in order to best describe the growth of the surface concentration over time.

Galvanic anode technology has in recent years come to the fore as a cost-effective method of successfully mitigating the corrosion of reinforcing steel in concrete structures. Developments in the field of cathodic protection have included the introduction of a novel Hybrid anode system, which uses the same sacrificial anode to pass a short-term impressed current before being connected to the steel directly to provide a long-term galvanic current. Galvanic and hybrid technologies are often seen as less powerful solutions in the treatment of reinforcement corrosion, and the test methodologies which determine the efficacy of cathodic protection systems favour impressed current technologies. The work completed has investigated the application of traditional and novel corrosion assessment techniques to laboratory samples to assess the protection offered by the hybrid treatment methodology in both treatment phases. In addition, the response of both galvanic and hybrid anodes to environmental conditions has been recorded and assessed before being discussed in the context of steel protection criteria. Finally, an investigation is presented into the on-site deterioration of commercially pure titanium feeder wire installed as part of the hybrid anode system and potential solutions to the problem have been documented. The research undertaken found that the hybrid anode system is capable of protecting steel in challenging, aggressive environments. This was confirmed by steel corrosion rate and indicative steel potential measurements. The responsive behaviour investigation showed that the current output of galvanic and hybrid anodes responds rapidly to changes in the corrosion risk posed to the steel and that this has a direct effect on anode system lifetimes. An assessment of the polarisation-based protection criteria applied to steel in concrete has found that the standard inhibits the use of responsive behaviour, and that revisions which consider the present risk of steel corrosion by considering the corrosion current resulting from the relative aggressivity of the concrete environment would be more valid in their application. A cathodic protection system based on the concepts of pit re-alkalisation and pH maintenance can fully utilise galvanic anode responsive behaviour. It was discovered that the deterioration of commercially pure titanium feeder wire seen on site installations was due to anodising in the presence of chloride media which had the potential to lead to pitting corrosion. The pitting risk varied depending on the duration of the treatment and proximity to the installed anode. An anodically grown oxide delayed the onset of corrosion in aqueous KBr solution, but did not significantly increase the pitting potential.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-03-23T22:49:00Z No. of bitstreams: 1 KATYA DIAS NERI - TESE PPGEQ 2015..pdf: 3049984 bytes, checksum: 969f88ceb2c88dcdfa2fecfab097dea8 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-23T22:49:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 KATYA DIAS NERI - TESE PPGEQ 2015..pdf: 3049984 bytes, checksum: 969f88ceb2c88dcdfa2fecfab097dea8 (MD5) Previous issue date: 2015-04-17 / O íon cloreto é um dos agentes mais agressivos no processo corrosivo em concreto armado. A chegada de cloretos nas proximidades da armadura, por si só, não representa o início do processo de corrosão. Assim, é necessário que esses íons estejam em quantidades suficientes para desencadear o processo corrosivo, denominado teor crítico de cloretos. Neste trabalho, estuda-se o comportamento de estruturas de concreto com relações água/aglomerante 0,4; 0,5 e 0,6 com adição de sílica ou metacaulim submetidos ao ataque químico em solução com cloreto de sódio (NaCl), 1M em ensaios acelerados induzidos por campo elétrico e novo ensaio proposto com aplicação do campo magnético, com objetivo de avaliar o teor crítico de cloretos no concreto com adição de pozolanas. Foram realizadas medidas de polarização linear e impedância eletroquímica para avaliar o início do processo de corrosão. Uma vez identificado o início da corrosão, foram realizadas determinações de pH, teores de cloretos totais e livres por titulação potenciométrica, e o teor crítico [Cl-]/[OH-] em amostras próximas à armadura. Observou-se inicialmente no ensaio de resistência a compressão, o índice de vazios e a absorção em água que a relação água/aglomerante e o tipo de pozolana são fatores determinantes para durabilidade do concreto. Os concretos com adição de pozolanas apresentaram ganho de resistência superior ao concreto referência, e consequentemente diminuíram o índice de vázios e absorção de água. Para o ensaio acelerado de migração de penetração de cloretos, com aplicação de campo elétrico dos concretos a/agl. 0.4 e 0.5, com adição de pozolanas, aumentaram o tempo de ensaio e reduziram a densidade de corrente de corrosão (taxa de corrosão) em relação aos concretos de referência. Consequentemente apresentou-se uma retenção de cloretos que resultou em valores de teores de cloretos livres e totais baixos e alta relação iônica [Cl-]/[OH-]. Para o concreto a/agl. 0.6, as adições pozolânicas promoveram uma ação positiva no efeito físico dos Cps, porém quimicamente a ação foi negativa, que possivelmente provocou a saída precoce dos Cps nos ensaios acelerados de migração dos cloretos. Para os ensaios acelerados de indução de cloretos com aplicação do campo magnéticos, obteve-se o mesmo comportamento que o elétrico nos concretos a/agl. 0.4 e 0.5 com retenção de cloretos livres e totais em concretos com adição. Apresentou mesmo perfil crescente da relação iônica [Cl-]/[OH-]. Porém, o ensaio magnético apresentou melhor desempenho que o elétrico, pois sua sensibilidade detectou teores de cloretos livres e relação iônica [Cl-]/[OH-] menores.