Introdução

O concreto vem sendo o material de construção mais utilizado no mundo, devido à capacidade em acomodar-se em formas variadas e trazer à resistência necessária após sua cura (Mehta; Monteiro, 2014). Contudo, seus impactos ao meio ambiente devem ser levados em consideração, seja quanto a emissão de CO₂, devido aos processos de fabricação, transporte e extração de matérias primas (Lima, 2010; Nonat, 2014), ou na geração de resíduos pelo setor da construção civil (Abrelpe, 2021).

De modo a minimizar tais impactos, deve-se conhecer a agressividade do meio, como no caso de Torres de resfriamento de água, particularmente em indústrias petroquímicas, que estão em constante contato com agentes agressivos, os quais podem vir a proporcionar danos a camada de cobrimento do aço, expondo este ao processo de despassivação e corrosão, gerando a necessidade de intervenções de manutenção (Smith, 2005; Mehta; Monteiro, 2014; Neville, 2016; Melo, 2019). Tais manifestações, muitas vezes, ocorrem por reações com íons de cloreto, sulfatos, dióxido de carbono (CO₂) entre outros gases e líquidos presentes no meio industrial, trazendo consequências na durabilidade do material (Neville, 2016).

Silvestro (2018) destaca a importância de estudar de forma natural os ataques de agentes agressivos, como o CO₂. Vale destacar que modelos teóricos também vêm sendo desenvolvidos e testados para uma maior assertividade quanto à vida útil das estruturas, porém grande parte destes são de alta complexidade e não se adequam à realidade cotidiana (Possan, 2010).

Este estudo corrobora para o entendimento da influência que um meio industrial, o qual possui um microclima mais agressivo, pode ter na vida útil de estruturas de concreto de modo natural, em especial para aquelas executadas com concretos caracterizados por maiores relações água/cimento, como destacado em diversas bibliografias (Possan, 2010; Mehta; Monteiro, 2014; Neville 2016; Cheng et al., 2021). Para tal, limita-se em avaliar os possíveis impactos ocasionados por dióxido de carbono, na atmosfera de uma indústria química. Ainda, por meio de modelos teóricos, o objetivo deste trabalho consiste em verificar a vida útil do concreto exposto por período superior a 3 anos em ambiente industrial, bem como avaliar se os resultados teóricos aproximam-se do encontrado no programa experimental, analisando, ainda, essa evolução da degradação ao longo do tempo. Já para os concretos expostos por um período menor de 6 meses, o objetivo consiste em comparar os impactos devido à diferença de meio de exposição, ao considerar o meio urbano, em ambiente interno protegido da chuva, e o meio industrial, em local externo exposto a ciclos de molhagem e secagem respectivamente.

Referencial teórico

Carbonatação

O processo de carbonatação ocorre a partir da reação química entre o CO₂ e à matriz cimentícia, e preferencialmente, com o hidróxido de cálcio [Ca(OH)₂], responsável pela alcalinidade do concreto, formando o carbonato de cálcio (CaCO₃). Uma vez esgotado o Ca(OH)₂, o processo de carbonatação poderá atingir o silicato de cálcio hidratado (C-S-H) da matriz cimentícia, bem como outros produtos de hidratação. Nesta fase o pH do concreto já estará abaixo de 9 (Helene, 1993; Neville, 2016; Ribeiro et al., 2018).

O processo de carbonatação, e queda do pH, fará com que a armadura, presente no concreto, tenha sua camada passivadora afetada, formando uma condição favorável à corrosão do aço (Possan, 2010). Esse processo de corrosão poderá gerar fissuras no concreto, devido às tensões internas ocasionadas pelo aumento do volume do aço (Mehta; Monteiro, 2014).

A penetração do CO₂ no concreto está relacionada com a porosidade do material. Logo, fatores que influenciam a permeabilidade como relação a/c e o grau de hidratação, são relevantes no comportamento quanto à carbonatação do concreto (Baroghel-Bouny; Capra; Laurens, 2014; Mehta; Monteiro, 2014).

Lu et al. (2018) e Silveira et al. (2019) constataram em suas pesquisas que a profundidade de carbonatação aumenta com o passar do tempo, porém sua taxa de crescimento diminui. Isso está relacionado com a densificação do concreto, devido a formação de cristais de hidratação e carbonatos.

No que tange a obtenção de previsões do processo de frente carbonatação, Helene (1993) sugere o uso do modelo teórico de Tuutti, detalhado pela Equação 1.

Onde,e_CO2 = espessura ou profundidade carbonatada, geralmente em mm, t = tempo de exposição ao CO₂, geralmente em anos, e K_CO2= constante que depende da difusidade do CO₂, expressa em mm/ano1/2.

Possan (2010) ressalta a dificuldade em encontrar modelos teóricos de fácil aplicação em campo, os quais normalmente são aplicáveis apenas a situações de laboratório, devido as variáveis de entrada mostrarem-se de difícil obtenção, como coeficiente de difusão do CO₂. O modelo teórico proposto por Possan (2010) apresenta tabelas para obtenção dos parâmetros, de acordo com as características do cimento e da exposição do concreto. Esse modelo é apresentado na Equação 2, com o detalhamento dos coeficientes necessários para aplicação dos mesmos expressos nas Tabelas 1 a 3.

Onde:

y = profundidade de carbonatação média do concreto, em mm;

fc = resistência característica à compressão axial do concreto, em MPa;

kc = fator variável referente ao tipo de cimento empregado (Tabela 1);

kfc = resistência à compressão do concreto, conforme cimento utilizado (Tabela 1);

t = idade do concreto, em anos;

ad = teor de adição pozolânicas no concreto, em % em relação à massa de cimento;

kad = variável referente às condições pozolânicas do concreto – sílica ativa, metacaulim e cinza de casca de arroz - em função do tipo de cimento utilizado (Tabela 1);

UR = umidade relativa média, em %*0,01;

kUR = umidade relativa, em função do tipo de cimento utilizado (Tabela 1);

CO₂ = teor de CO₂ na atmosfera, em %;

kCO₂ = fator variável referente ao fator de CO₂ do ambiente, em função do tipo de cimento utilizado (Tabela 1);

kce = fator variável referente à exposição à chuva, em função das condições de exposição da estrutura (Tabela 2).

Perante a dificuldade de obtenção de dados da concentração de CO₂, Possan (2010) destaca as recomendações de alguns autores (Tabela 3) para teores de CO₂, conforme a zona em que se pretende realizar a avalição de frente carbonatação.

Para Helene (1993), Possan (2010) e Neville (2016) a velocidade da reação com CO₂ está diretamente ligada a umidade do concreto, uma vez que é necessária a presença de água no material para que ocorra a difusão e carbonatação. Em situações que os poros ficam saturados, umidade relativa (UR) acima de 95%, a carbonatação ocorrerá de forma extremamente lenta. Enquanto uma faixa de 50% a 70% de umidade favorece o processo de difusão do CO₂. Corroborando, Khunthongkeaw, Tangtermsirikul e Leelawat (2006) e Schiessl (1988¹ apud Possan, 2010) ressaltam que concretos expostos a chuva, ou ciclos de molhagem e secagem, apresentam uma profundidade menor de carbonatação do que verificado em ambiente interno. De acordo com os pesquisadores, o concreto não seca na mesma velocidade em que absorve água, sendo assim, os poros ficam saturados.

Torres de resfriamento

As torres de resfriamento, (Figura 2), são implementadas a fim de manter o controle de temperatura do processo industrial. A água é bombeada da bacia de contenção, localizada junto a torre de resfriamento, para os trocadores de calor de modo a resfriar outros fluídos. Durante o processo de troca térmica ocorrerá a elevação da temperatura da água, retornando assim aquecida para a torre. Este calor gerado deverá ser liberado para atmosfera, logo, entrará na zona superior da torre e descerá até a bacia de contenção. Nesse processo há sistemas de recheios, com finalidade de aumentar a área de contato com o ar. O ar frio, por sua vez, subirá em contrafluxo, devido a zona de baixa pressão gerada pelo ventilador do topo, através de aberturas laterais, resfriando assim água do sistema, pela umidificação do ar e, principalmente, evaporação da água (Smith, 2005). Na Figura 1 é possível verificar esse funcionamento do sistema.

Zonas de molhagem e secagem se formam devido a evaporação e variação do nível de água durante o processo de resfriamento, sofrendo maiores impactos, a exemplo dos registros apresentados por Melo (2019), Figura 2, em uma unidade industrial localizada no Rio Grande do Sul.

Método

Características dos concretos analisados

Para o desenvolvimento e análise dos possíveis impactos causados por agentes agressivos na durabilidade do concreto armado, foram dispostos CPs com diferentes relações água/cimento junto a uma torre de resfriamento em uma indústria petroquímica do Rio Grande do Sul (Figura 3). A fim de melhor contextualizar, em função da diferença no tempo de exposição ao meio, os CPs foram divididos em dois grupos, nomeados como Grupo 1 e Grupo 2, conforme detalha-se no Quadro 1.

Grupo 1: concreto exposto ao ambiente industrial por 3 anos

O Grupo 1 é composto pelos corpos de prova do concreto produzido por Melo (2019), que se baseou no roteiro de dosagem apresentado por Mehta e Monteiro (2014). Os traços foram identificados como traço A e traço B. Sendo que a dosagem do traço B visa atender às classes de agressividade ambiental III e IV, estabelecidas pela NBR 6118 (ABNT, 2023), enquanto para o traço A o autor buscou reproduzir a realidade do concreto utilizado na época da construção da torre de resfriamento, identificada pelo autor com 18,0 MPa (Melo, 2019).

O cimento utilizado foi do tipo Portland Pozolânico – CP IV, e as características dos traços utilizados por Melo (2019) estão detalhadas na Tabela 4. Já, os resultados obtidos por Melo (2019), em relação à resistência à compressão, estão detalhados na Tabela 5.

Considerou-se a média dos resultados como valor de referência, logo, 18,4 MPa para o traço A e 47,0 MPa para o traço B. Ambos os concretos permaneceram expostos ao microclima industrial por 3 anos, e, após esse período, foram ensaiados para analisar o efeito do avanço da degradação do concreto devido a exposição ao meio.

Os resultados de carbonatação analisados por Melo (2019), período de exposição de 5 meses (Tabela 6), serão utilizados como meio de comparação do avanço do processo de carbonatação nos concretos, com a análise aos 3 anos (36 meses) de exposição, realizada neste estudo. As medidas foram obtidas com o uso de paquímetro digital.

Grupo 2: concreto exposto ao meio por 6 meses

Os corpos de prova foram submetidos a dois diferentes ambientes de exposição, parte dos CPs permaneceu em meio urbano em local interno e protegido da chuva e outra parte junto a uma torre de resfriamento, ambiente industrial, todos por um período de exposição de 6 meses. Observa-se que a torre de resfriamento se trata da mesma condição de exposição dos concretos A e B do Grupo 1

Para tal, utilizou-se a produção de CPs de concreto de Gottschalk (2022), com cimento Portland Pozolânico CP IV – 32. Este moldou dois traços de concreto, seguindo a caracterização estabelecida pela NBR 6118 (ABNT, 2023). Um traço adequando-se classe de resistência C20, tratado neste trabalho como Traço C, e outro à classe C40, traço D, este último em atendimento a classe de agressividade IV. A Tabela 7 apresenta o detalhamento destes traços, e na Tabela 8 é possível verificar a resistência à compressão média obtida, por Gottschalk (2022), para as diferentes idades de ensaio.

Ensaio para determinação da frente de carbonatação

Os corpos de provas, usados nestes ensaios, foram inicialmente rompidos diametralmente, para aplicação, sobre a superfície de cada metade do CP, de uma solução de fenolftaleína 1%. Com a definição colorimétrica nítida, devido ao ponto de viragem, foram realizadas as medidas, em 10 pontos distintos da amostra, com o uso de um paquímetro (Figura 4).

Por fim, os resultados foram expressos pela média das medidas de cada CP, conforme seu meio de exposição, bem como pela média e desvio padrão observados, em cada amostra. Ressalta-se que, segundo Ribeiro et al. (2021), medidas com desvio padrão inferiores a 4 mm não devem ser desconsideradas.

Para o Grupo 2, além deste método já descrito pela medição com paquímetro, utilizou-se o software Adobe Photoshop (Figura 5), com base no método utilizado por Peter (2019) e Stolz (2015). Neste método, por meio do “Intervalo de cores”, identificou-se a área de pixels totais da imagem e a área de cor magenta, ou seja, não carbonatada, e a partir destes dados foi possível calcular a porcentagem carbonatada do corpo de prova. As imagens foram feitas com o uso de uma câmera de 12 megapixels.

Ao final os resultados foram expressos pela porcentagem média carbonatada, de cada concreto analisado pelo software.

Modelos teóricos para previsão de vida útil

Os modelos utilizados têm como finalidade informar uma projeção da vida útil quanto à fase de iniciação para a carbonatação, ou seja, momento em que os agentes agressivos presentes no meio atingem a armadura da estrutura de concreto armado.

Com a Equação 1, já apresentada no item 2, analisou-se o tempo no qual o processo de carbonatação ocorra na camada de cobrimento, até atingir a profundidade indicada pela NBR 6118 (ABNT, 2023), para a classe de agressividade IV. Para tal, se fez necessário obter o valor médio de frente de carbonatação, obtida conforme detalhado anteriormente, e o tempo de exposição do concreto ao meio, estimando o tempo de vida útil de projeto, da estrutura.

Com a Equação 2, são considerados a influência de outros fatores externos, como umidade relativa do ar e a composição do concreto, a qual leva em consideração o tipo de cimento e presença de adições. Sendo assim, para aplicação dos modelos, nesta pesquisa, foram consideradas:

1. concentrações de CO₂, para zona industrial de 0,045%, e para zona urbana de 0,036%, conforme detalhado na Tabela 3;

2. quanto à umidade relativa, foi adotado o valor de 75%, baseado na média anual para região de Porto Alegre, segundo o Instituto Nacional de Meteorologia (INMET), para o período de 2019 a 2022.; e

3. quanto ao teor de adições de materiais pozolânicos, a Tabela 2 da NBR 16697 (ABNT, 2018) estabelece limites de composição entre 15 e 50% da massa do cimento para o tipo cimento Portland CP IV, desta forma, utilizou-se estes limites para simulação de comportamento da carbonatação ao longo do tempo, comparando com os valores medidos durante ensaio de frente carbonatação.

Ainda, simulou-se a profundidade de carbonatação para um tempo de exposição de 50 anos, de modo a avaliar o concreto de cobrimento recomendado pela NBR 6118 (ABNT, 2023), em função da classe de agressividade.

Considerando os aspectos detalhados nesta metodologia, na sequência apresentam-se os resultados obtidos, assim como a análise destes e discussão frente aos estudos já apresentados pela bibliografia.

Resultados e discussões

Os ensaios de frente carbonatação foram realizados em ambos os grupos de concretos analisados. Para o Grupo 1 o intuito foi de avaliar o avanço da frente carbonatação para relações a/c distintas, passados 31 meses do primeiro ensaio, enquanto para o Grupo 2, buscou-se compreender o processo de carbonatação para diferentes classes de agressividade e relações a/c. Para ambos os grupos, os resultados foram submetidos a análise estatística com o software Statistica 10.

Frente carbonatação: concretos Grupo 1

Os valores da frente de carbonatação, para os Traços A e B, obtidos por Melo (2019) após 5 meses de exposição ao meio industrial, já foram detalhados na Tabela 7. A fim de verificar a evolução deste processo de deterioração, a Tabela 9 apresenta as medidas de profundidade de frente carbonatação registradas passados 36 meses (3 anos) de exposição.

Como o desvio padrão encontrado (Tabela 9) foi inferior a 4 mm, não foram excluídos nenhum dos resultados da análise, conforme salientado por Ribeiro et al. (2021).

As Tabelas 10 e 11 apresentam o resultado da análise estatística para a influência do tempo de exposição na carbonatação dos concretos. Já a Tabela 12, a análise das características entre os concretos dos Traços A e B.

Segundo as análises das Tabelas 10, 11 e 12, tanto o tempo quanto as classes dos concretos têm influência significativa no processo de carbonatação dos concretos, destacando que, conforme visto ao longo do referencial teórico, os concretos com maior relação água/cimento são mais porosos, tornando o concreto mais suscetível as reações químicas com CO₂ (Possan, 2010; Mehta; Monteiro, 2014; Neville 2016; Melo 2019). Logo, justifica-se a maior profundidade de carbonatação, ao longo do tempo, para a matriz cimentícia do Traço A, a qual possui relação a/c de 0,65, enquanto Traço B apresenta uma relação de apenas 0,42 (Uomoto; Takada, 1993³ apud Possan, 2010; Silveira et al., 2019).

Frente carbonatação: concretos Grupo 2

No grupo 2 foram realizadas duas análises: as medidas encontradas com o uso de um paquímetro e, para maior precisão, também se utilizou o software Adobe Photoshop, para identificar e realizar a análise em função do registro da área carbonatada.

Análise da profundidade de carbonatação com o uso de paquímetro

A Tabela 13 informa os valores medidos em relação à profundidade de carbonatação, em concretos de 20 MPa e 40 MPa, sendo parte destes expostos ao meio urbano, o qual estava em ambiente interno e protegido da chuva, e outra parte dos CPs em ambiente industrial, sob influência de ciclos de secagem e molhagem. Além dos resultados individuais medidos, apresenta-se a média e desvio padrão para cada meio de exposição.

Os resultados individuais apresentados na Tabela 13 foram analisados estatisticamente para verificar a influência das características do concreto, bem como meio de exposição, no processo de carbonatação. O resultado dessa análise está apresentado na Tabela 14.

Os resultados da Tabela 14 mostram que o ambiente de exposição e as características do concreto, influenciam significativamente a profundidade de carbonatação do concreto. A partir destes dados, foi realizado o teste Tukey, que analisa se há diferença nestas médias (Tabela 15).

A partir da Tabela 15 é possível afirmar que, o concreto com menor resistência à compressão (Traço C) e exposto em ambiente urbano, apresenta maior profundidade média de carbonatação dentre todos. Ainda, que o Traço D, exposto ao meio industrial, tem a menor deterioração. Quando analisados os Traços C Industrial e D Urbano, nota-se que, estatisticamente, carbonataram igualmente. Esses resultados demostram a influência do ambiente no processo de carbonatação, conforme exposto por Khunthongkeaw, Tangtermsirikul e Leelawat (2006) e Schiessl (1988⁴ apud Possan, 2010). Tais autores destacaram que concretos ao umedecerem terão seus poros saturados, reduzindo o processo de carbonatação devido à baixa velocidade de secagem do material. Ainda, é possível verificar que os concretos, quando expostos ao mesmo meio, possuem menores danos quanto maior sua classe de resistência e menor relação água/cimento.

Profundidade de carbonatação analisada pela área carbonatada

De modo a verificar a carbonatação do concreto por um método mais preciso, utilizou-se o Adobe Photoshop considerando na análise a área carbonatada, identificada por meio de pixels. Primeiramente, verificou-se a área total de pixels da imagem, para, posteriormente, registrar a área de cor magenta, a qual representa a parte não carbonatada. Com estes registros foi possível verificar a área atacada por CO₂ e descrever, em termos de porcentagem, as diferenças para cada concreto, conforme detalha a Tabela 16.

Uma vez calculado a porcentagem média de carbonatação, foi realizado o teste ANOVA para os valores encontrados, de modo a verificar uma diferença significativa entre estes. Os dados estão apresentados na Tabela 17.

A partir dos resultados ANOVA, que mostraram efeitos significativos das variáveis e sua interação sobre o resultado, aplicou-se o teste Tukey (Tabela 18) para avaliar a diferença entre as médias encontradas estatisticamente.

Os resultados da Tabela 18 mostram que o Traço C Urbano tem a maior área carbonatada, enquanto o concreto do Traço D Industrial tem menor impacto quanto as reações com dióxido de carbono. O teste também apresenta a semelhança de carbonatação para os Traço C Industrial e Traço D Urbano, que apesar de diferentes relações a/c, não apresentam diferença significativas no processo de carbonatação. Estes resultados, novamente, corroboram com a teoria de Khunthongkeaw, Tangtermsirikul e Leelawat (2006) e Schiessl (1988⁵ apud Possan, 2010) quanto o impacto do meio, uma vez que estes concretos passam por ciclos de molhagem e secagem, tendo seus poros saturados. Ainda, tais autores, destacam que o concreto não seca na mesma velocidade que absorve a água. Vale destacar que para Helene, 1993, Possan (2010) e Neville (2016) a velocidade das reações entre o CO₂ e a matriz cimentícia diminui quanto maior a saturação dos poros.

Análise de vida útil por modelos teóricos

Foram considerados dois modelos teóricos para análise da carbonatação, representados pelas Equações 1 e 2, já detalhadas na fundamentação teórica deste estudo. O primeiro modelo (Equação 1) visa encontrar a taxa de carbonatação do concreto e avaliar seus impactos a longo prazo, já o segundo (Equação 2), além da análise a longo prazo, traça limites de carbonatação e compara com o meio natural.

Vale ressaltar que a NBR 6118 (ABNT, 2023) estabelece um cobrimento mínimo conforme a classe ambiental, neste trabalho será considerado 45 mm. Ainda, a NBR 15575 (ABNT, 2021), determina que as estruturas devem ter uma durabilidade mínima de 50 anos.

Modelo teórico para concretos do Grupo 1

A Tabela 19 apresenta os resultados para os Traços A e B, considerando a abordagem apresentada pelo modelo de Tuutti (1982), descrito pela Equação 1.

A Tabela 19 apresenta, conforme esperado, uma redução na taxa de carbonatação para ambos os Traços A e B, visto que os produtos carbonatados densificam a microestrutura do concreto e reduzem a disponibilidade de teor de Ca(OH)2, diminuindo o impacto do dióxido de carbono, corroborando com os estudos de Lu et al. (2018). Ainda, o Traço B apresentou uma menor profundidade de carbonatação passados 50 anos, devido à baixa porosidade do concreto (Mehta; Monteiro, 2014).

O segundo modelo teórico, representado pela Equação 2 e desenvolvido por Possan (2010), busca prever a profundidade de carbonatação a partir das características do concreto, de modo a avaliar já na fase de projeto os impactos dessa exposição.

As Figuras 6 e 7, respectivamente, para os Traços A e B, apresentam duas linhas de tendências de carbonatação, levando em consideração o possível teor de adições pozolânicas no concreto, considerando os percentuais limites de adição permitidos pela NBR 16697 (ABNT, 2018), de 15% e 50%, para o cimento CP IV (utilizado nos concretos ensaiados nesta pesquisa), de modo a estabelecer faixas a serem comparadas com o processo natural de carbonatação.

Quanto às análises do modelo de Possan (2010), ambos os concretos apresentaram comportamento previsto pelo modelo, trazendo uma confiabilidade da equação para análise da carbonatação em meio natural. Sendo assim, também foi possível simular a carbonatação de ambos os traços para uma idade de 50 anos. Os resultados foram de uma carbonatação mínima de 41,81 mm para o Traço A, considerando 15% de adições, e máxima de 24,88 mm para o Traço B, para um teor de 50% de adições pozolânicas.

Percebe-se que, em ambos os modelos, o Traço A estaria próximo ao fim da vida útil de projeto apresentado por Helene (1993). Já o Traço B apresenta uma profundidade de ataque segura, tendo assim, uma durabilidade superior, evitando possíveis custos com manutenção e colaborando com a sustentabilidade, como ressaltado por Medeiros, Andrade e Helene (2011), Mehta e Monteiro (2014) e Neville (2016).

Modelo teórico para concretos do Grupo 2

Os dados da Tabela 21 apresentam a taxa de carbonatação dos Traços C e D, considerando o primeiro modelo adotado. Ainda, a profundidade de carbonatação foi calculada levando em consideração Kco₂ de 0,5 anos. Como visto no Grupo 1, esta tende a reduzir com o passar dos anos.

A Tabela 22 apresenta os resultados de carbonatação natural dos Traços C e D, em comparação com valores previstos pelo modelo apresentado por Possan (2010). Salienta-se que, devido à falta de dados quanto ao teor de adições pozolânicas, foram estabelecidas faixas de carbonatação para 6 meses e 50 anos, considerando mínimo de 15% e máximo de 50% de teor.

Conforme modelo teórico de Possan (2010), os concretos apresentaram uma carbonatação dentro, ou muito próximo, dos limites calculados, ao comparar a carbonatação natural com a previsão para 6 meses, apresentando assim uma confiabilidade do modelo ao avaliar o processo de carbonatação, para diferentes meios de exposição. A falta de precisão dos dados das variáveis, pode ter ocasionado a diferença encontrado para o Traço D Industrial.

Algumas tendências podem ser destacadas após a aplicação dos modelos, levando em consideração os resultados obtidos, e apresentados nas Tabelas 21 e 22, para uma projeção de 50 anos de exposição, sendo elas:

1. o Traço C Urbano, teria atingido a profundidade de cobrimento por ambos os modelos teóricos, causando a despassivação da armadura, tornando assim possível o processo de corrosão e atingindo o fim da vida útil de projeto;

2. traço C Industrial, e Traço D Urbano, teriam atingido profundidade suficiente para dar início ao processo de despassivação da armadura, segundo Tuutti (1982), enquanto para o modelo teórico de Possan (2010), se faz necessário conhecer o teor de adições pozolânicas para afirmar o real impacto passados 50 anos; e

3. traço D Industrial, mostra-se adequado a este ambiente conforme Tuutti (1982) e Possan (2010), de modo a garantir a camada de óxidos do aço, evitando possível processo de corrosão.

Os resultados obtidos estão de acordo com o esperado, onde o concreto de menor relação a/c e exposto a ciclos de umedecimento, meio industrial, apresentou menor tendência de carbonatação e aquele de maior relação a/c e exposto a meio urbano, protegido da chuva, maior deterioração, como observado no Grupo 1, o processo de molhagem e secagem, dos concretos dispostos na torre de resfriamento, faz com seus poros por vezes estejam saturados (Khunthongkeaw; Tangtermsirikul; Leelawat, 2006; Schiessl, 1988⁶ apud Possan, 2010; Possan, 2010; Mehta; Monteiro, 2014; Neville, 2016).

Conclusões

O trabalho desenvolvido propôs a analisar os impactos que o meio industrial, devido a sua agressividade, ocasiona ao concreto de modo natural. Para tal, foram desenvolvidas duas linhas de análise, sendo a primeira, relacionada aos impactos a longo prazo do meio industrial, avaliando a progressão da carbonatação, para concretos de relações a/c distintas. Já para um outro grupo de concretos, buscou-se comparar o processo de carbonatação ocorrido de acordo com o meio de exposição. Por fim, apresentou-se uma análise de expectativa de vida útil de projeto, de acordo com modelos teóricos. A partir dos resultados obtidos, listam-se as seguintes conclusões:

1. o processo de carbonatação, quando analisado para um mesmo meio de exposição, causa maiores impactos aos concretos de maior relação água/cimento, sendo então a permeabilidade do concreto um fator de contribuição, bem como, o tempo de exposição, como constatou-se nos concretos do Grupo 1;

2. os resultados de carbonatação, conforme meio de exposição, demonstram que, a umidade no ambiente mantém os poros do concreto saturados, reduzindo a difusibilidade e com isso o processo de carbonatação. Sendo então, o meio de exposição tão relevante quanto à relação água/cimento para a profundidade de ataque de CO₂;

3. para os concretos expostos por 3 anos ao meio industrial, o modelo teórico de Tuutti (1982) mostra que a taxa de carbonatação diminui ao longo do tempo, e que, concretos de maior relação cimento possuem taxas mais elevadas, fazendo com que venham a atingir maiores profundidades em menor tempo;

4. ambos os modelos teóricos, mostram que os Traços B e D comportam-se de maneira adequada ao meio industrial, garantindo a integridade do cobrimento do aço, para uma previsão de 50 anos;

5. traço A, o qual simula o concreto utilizado na torre de resfriamento, mostrou-se inadequado para a classe de agressividade em que está inserido, estando assim suscetível ao processo de despassivação da armadura e corrosão; e

6. os Traços C Urbano, apesar de adequado segundo a NBR 6118 (ABNT, 2023), apresentou elevada profundidade de carbonatação. Vale ressaltar que para o meio urbano o cobrimento será inferior do que no meio industrial.

Este estudo permitiu avaliar os impactos, de modo natural, sofridos pelo concreto exposto ao meio industrial, bem como, o processo de carbonatação para diferentes classes de agressividade e meio de exposição. Neste sentido, compreende-se a relevância do controle da porosidade do material para a durabilidade das estruturas, sujeitas ao ataque de agentes agressivos, evitando assim deteriorações precoces e impactos ambientais devido a intervenções de manutenção.

Por fim, buscou-se contribuir quanto ao uso de modelos teóricos na previsão de vida útil de projeto das estruturas, levando em consideração as características do concreto e do meio de exposição. Ainda, comparou-se os resultados encontrados com o previsto pelo modelo matemático, de forma corroborar com a confiabilidade do método.

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