Desenvolvimento e avaliação de um sistema de monitorização da corrosão electroquímica no betão armado

Abstract

O presente trabalho teve como principal objectivo desenvolver e avaliar o desempenho de um sistema de monitorização da corrosão no betão armado. Para tal foram construídos dois provetes de classe 20/25, e outros dois de classe 30/35. Dentro desses quatro provetes foram instalados sensores de corrosão designados por Monicorr. Para cada classe de betão utilizaram-se dois tipos diferentes de contaminação, designadas por A e B. A contaminação do tipo A é feita adicionando durante a amassadura do betão uma solução aquosa de cloreto de cálcio a 4% em massa de cimento e sujeitando esses provetes a ciclos de condensação de 50h, durante um período de 1000h. A contaminação do tipo B é feita sujeitando os outros dois provetes de classes diferentes a ciclos de 100h de nevoeiro salino a 3% em massa de água, durante um período de 2000h. Para avaliar o desempenho do sistema de monitorização Monicorr foram comparados os valores da velocidade de corrosão instantânea por LPR, a resistividade do betão e o potencial de corrosão da armadura, obtidos pelo sistema Monicorr, com os obtidos por aparelhos utilizados para o mesmo efeito em laboratório. Paralelamente, estudou-se também a variação do potencial de corrosão da armadura em função da área oxidada. Para além disso desenvolveu-se um conjunto de pseudo referências de grafite dopada com diferentes percentagens de cimento e avaliou-se a sua estabilidade relativamente ao eléctrodo de calomelanos e óxido de managanês manganês em soluções de hidróxido de cálcio saturada e de betão armado contaminado com sais cloreto. Finalmente foram ainda desenvolvidas duas tarefas, a primeira relacionada com os resultados obtidos na medição da resistividade do betão armado pelas técnicas de dois pinos e quatro pinos, e a segunda com o desenvolvimento de um método rápido de contaminação do betão armado com dióxido de enxofre. Os resultados obtidos permitem concluir que: - o sistema de monitorização Monicorr apresenta um comportamento muito semelhante aos utilizados em laboratório para medir grandezas como o potencial de corrosão da armadura, resistividade do betão e velocidade de corrosão instantânea por LPR; - a monitorização das três grandezas atrás referidas pode ser uma ferramenta importante para permitir saber qual é o desenvolvimento corrosivo de uma estrutura de betão armado; os eléctrodos de grafite dopada com cimento apresentam uma elevada estabilidade nos meios testados tendo um desempenho muito semelhante à referência de manganês óxido de manganês para os mesmos meios. Relativamente à influência da área oxidada no potencial de corrosão da armadura não foi possível tirar conclusões. Foi possível, também, concluir que existe uma clara concordância entre as medições da resistividade do betão utilizando o método dos dois pinos e o método dos quatro pinos. Finalmente pode-se concluir que a metodologia desenvolvida para contaminar provetes de betão com iões sulfato obtém bons resultados ao fim de, apenas, 48h de contaminação.

The main goal presiding over this work was to develop and assess the performance of a corrosion monitoring system in concrete. For this purpose two 20/25 concrete class samples were built as well as two other 30/35 concrete class. Corrosion sensors designated as Monicorr were installed inside these four samples. For each class of concrete two different kinds of contamination were used, referred to as A and B. Type A contamination is achieved by adding a calcium chloride water solution of 4% in cement mass during the concrete mixing and subjecting those samples to condensation cycles of 50h for a period of 1000h. Type B contamination is achieved subjecting the other two different class samples to cycles of 100h of salt fog of 3% in water mass for a period of 2000h. In order to assess the performance of the Monicorr monitoring system the values obtained through the Monicorr system of instantaneous corrosion speed by LPR concrete resistivity and corrosion potential were compared with those obtained by devices used in laboratory for similar purposes. Simultaneously, the variation of corrosion potential according to the oxidized area were studied as well. Apart from that a set of pseudo graphite references was developed, mixing the graphite with different percentages of cement and its stability was assessed in relation to the SCE and the manganese manganese oxide, in saturated calcium hydroxide solutions as well in concrete contaminated with chloride salts. Finally two other tasks were full filled: the first related with the results obtained through the measurement of concrete resistivity by the 2 pin and four pin techniques, and the second with the development of a quick sulphur dioxide concrete contamination method. The results obtained allow us to conclude that: -the Monicorr monitoring system presents a very similar behaviour to those used in laboratory to measure corrosion potential, concrete resistivity and instantaneous corrosion speed by LPR; -the monitorization of the three units just referred can be an important tool to allow us to know the corrosive development of a concrete structure; -the cement dopated graphite electrodes present a high stability in the tested environments, its performance being very similar to the manganese manganese oxide reference to the same environments. Although it was not possible to draw conclusions with reference to the influence of the oxidized area on corrosion potential It was also possible to conclude that a very good numeric relation is established between the concrete resistivity measurements using the 2 pin and the 4 pin method. It was finally possible to conclude that good results can be obtained through the methodology developed to contaminate concrete samples with sulphate ions after only 48h contamination.