Carlos Alberto Caldeira Brant
Título
ANÁLISE DA PROTEÇÃO CATÓDICA EM ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO COM POZOLANA
Resumo
Estruturas de concreto armado são amplamente utilizadas na engenharia. No entanto, um dos principais mecanismos de degradação dessas estruturas está associado à corrosão das armaduras. Para evitar o processo corrosivo, existem diversas técnicas descritas na literatura, sendo uma a proteção catódica (PC), que, quando eficientemente projetada, garante a integridade das estruturas. Essa técnica é considerada um método eletroquímico de proteção, visto que as armaduras de aço funcionam como um catodo de uma célula eletroquímica, sendo a proteção alcançada quando o potencial das barras de aço atinge determinado valor. Para projetar sistemas de PC, pode-se utilizar simulações numéricas computacionais que, comumente, estão baseadas no método dos elementos de contorno (MEC). O objetivo deste trabalho é analisar sistemas de PC em estruturas de concreto armado, por meio de simulações numéricas diretas, levando em consideração dados experimentais próprios de materiais cimentícios que contenham ou não pozolana em sua composição, por meio de cinzas de casca de arroz (CCA). Na parte numérica, houve a implementação de um programa computacional por meio do MEC. Na parte experimental, obtiveram-se dados experimentais como parâmetros a serem implementados no programa: resistividade do meio e curvas de polarização catódica. Foram levados em consideração três condições ambientais externas para as amostras preparadas para esse estudo: após 100 dias de cura em câmara úmida, imersas em água destilada e imersas em água do mar. Como resultados preliminares, notou-se boa convergência do programa. Percebeu-se a dificuldade em fornecer potenciais de proteção às multicamadas de armaduras, sendo os resultados dependentes da densidade de corrente impressa ótima, do posicionamento e do tamanho dos anodos. Nos resultados obtidos com os dados experimentais próprios, observou-se que a eficiência do sistema é influenciada por modificações dos materiais e das condições ambientais externas. A densidade de corrente impressa necessária diminuiu com a redução da resistividade do meio e houve necessidade de menor densidade de corrente impressa quando se utilizou CCA, nas condições após cura e imerso em água destilada. Conclui-se que o estudo pode representar o comportamento da distribuição de potenciais e de densidades de corrente nas armaduras, possibilitando a análise da eficiência de sistemas de PC em estruturas de concreto armado, compostas por diferentes materiais e submetidas a diversos ambientes externos.
Palavras-chave: Estrutura de concreto armado. Proteção catódica. Simulação numérica. CCA
Abstract
Reinforced concrete structures are widely used in engineering, due to their physical, chemical and mechanical characteristics. However, one of the main degradation mechanisms of these structures is associated with reinforcement corrosion. To avoid the corrosive process, there are several techniques described in the literature, with cathodic protection (CP) being one of the most important. This technique consists of an electrochemical method, with protection being achieved when the steel bars start to behave as the cathode of the electrochemical cell. To design CP systems, computational numerical simulations based on the boundary element method (BEM) are commonly used. The objective of this work is to analyze CP systems in reinforced concrete structures, through direct numerical simulations, taking into account experimental data from cementitious materials that contain or do not contain pozzolan in their composition, using rice husk ash (RHA). In the numerical part, a computational program was implemented through MEC. In the experimental part, data were obtained as parameters to be implemented in the program, such as, resistivities of the medium and cathodic polarization curves. Three external environmental conditions were taken into account: after 100 days of curing in a humid chamber, immersed in distilled water and immersed in sea water. As preliminary results, good convergence of potential and current density results was noted. It was noticed the difficulty in providing protection potentials to the multilayers of reinforcements, with the results depending on the optimal impressed current density, the positioning and the size of the anodes. In the results obtained with our own experimental data, it was observed that the efficiency of the system is penalized with changes to the materials and external environmental conditions. The required impressed current density decreased with the reduction in the resistivity of the medium and there is a need for a lower impressed current density when using RHA, in the conditions after curing and immersed in distilled water. It is concluded that the study can represent the behavior of the distribution of potentials and current densities in the reinforcement, allowing the analysis of the efficiency of CP systems in reinforced concrete structures, composed of different materials and subjected to different external environments.
Keywords: Reinforced concrete structure. Cathodic protection. Numerical simulation. RHA.
