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/ ARTIGO #21: ESTUDO DE PATOLOGIAS EM ESTRUTURAS HIDRÁULICAS

L.Filgueiras
Autor – Construtora G MAIA, Belo Horizonte, Brasil

C. Ribeiro
Autor – Construtora G MAIA, Belo Horizonte, Brasil

 

RESUMO:

Este artigo tem por finalidade identificar os aspectos relacionados à deterioração das estruturas de saneamento, considerando Estações de Tratamento de Água (ETA), Estações de Tratamento de Esgoto (ETE) e elementos correlacionados. Estas estruturas estão sujeitas à alta agressividade do meio que estão inseridas, sofrendo ataques permanentes relacionados à abrasão, produtos químicos, pH e presença de gases diversos gerados pela interação do próprio sistema. A ação desses agentes em contato direto com as estruturas das estações e tubulações, combinado aos ciclos de molhagem e secagem, tem o potencial para desenvolver diversas patologias.

Dentre os problemas há, por exemplo, fissuras, infiltração, desagregação do concreto, corrosão das armaduras, desintegração do concreto por presença de sulfatos, expansão, dentre outros. Assim, para garantir o desempenho esperado do sistema de saneamento durante sua vida útil, faz-se necessária a adoção de um conjunto de procedimentos nas etapas de concepção, execução, utilização e manutenção com o intuito de garantir a durabilidade e estanqueidade estrutural. Dessa forma, é necessário enfatizar que o bom funcionamento e durabilidade do sistema de saneamento depende da aplicação das técnicas e materiais corretos, diminuindo riscos de patologias.

INTRODUÇÃO:

O sistema de saneamento básico que atende os municípios brasileiros é composto, de maneira geral, por tubulações coletoras, estações elevatórias e de recalque, além de estações de tratamento de água (ETA´s) e esgoto (ETE´s). O ambiente dessas estruturas é classificado como um dos mais agressivos para os materiais que a constituem, não somente pela agressividade do meio, mas também por processos construtivos incorretos nas fases iniciais do projeto, com inobservâncias de prerrogativas normativas e execução sem controle de qualidade adequado.

Dessa forma, há necessidade de atenção ao grau de deterioração de estruturas, dentre elas, destaca-se o material predominante nessas estruturas, o concreto armado. Aspectos operacionais das ETA´s e ETE´s resultam em ambientes agressivos que podem gerar danos prematuros às estruturas.

O concreto armado convencional, apesar de amplamente utilizado na construção civil, pode não apresentar um desempenho adequado diante dos fatores físico-químicos que está exposto. A sua durabilidade depende da dosagem, cobrimento das armaduras e, sobretudo, das características microestruturais da matriz hidratada.

A exposição do concreto à ação de esgoto sanitário em uma estação de tratamento de esgoto (ETE) de digestão anaeróbica, configura um ambiente de alta agressividade. O microclima formado contém considerável concentração de ácido sulfúrico biogênico ( responsável pela degradação da estrutura. Apesar do ambiente das ETE´s já ser conhecido, a diversidade de identificação dos processos de degradação e os compostos formados são primordiais para dar suporte e meios de intervir nos danos causados, seja no caso de novas estruturas a serem projetadas, seja no caso da necessidade de manutenção e recuperação das estruturas já existentes e em funcionamento.

Sobre os tipos de patologias, segundo Cánovas (1988), patologia é a parte da engenharia que estuda os mecanismos, os sintomas, as causas e origens dos defeitos das obras. Em certos casos, há possibilidade de um diagnóstico apenas por meio da visualização. No entanto, há casos mais complexos, sendo necessário uma investigação do projeto e das cargas a que foi submetida a estrutura, analisar detalhadamente a forma como foi executada a obra e, inclusive, como esta patologia reage diante de determinados estímulos.

Diante desses fatores, há um amplo caminho de equívocos e intensificadores de patologias que podem ser executados ainda antes do funcionamento da estrutura. Dentre os problemas os projetos inadequados, deficiência no cálculo, falta de compatibilidade entre o projeto estrutural e o arquitetônico, especificação inadequada de materiais, detalhamento insuficiente ou equivocado, detalhes construtivos inexequíveis, falta de padronização das representações (convenções), deficiências de concretagem (transporte, lançamento, adensamento e cura), deficiência nas armaduras (estribos, ancoragem, emendas, cobrimento, espaçamento), utilização incorreta dos materiais de construção e aditivos, dosagem inadequada.

Para aumentar as chances de acerto na escolha dos sistemas de proteção e reparo é im­portante entender como funcionam os mecanis­mos de degradação preponderantes ao concreto e ao aço. Por isso, vamos fazer uma breve des­crição dos processos relacionados às patologias mais comuns no meio do saneamento.

PREPODERANTES DO CONCRETO:

Lixiviação: Este mecanismo de degra­dação acontece principalmente em lajes de teto dos reservatórios, em trincas e juntas de concretagem. Ocorre, por ação das águas puras, carbônicas, agressivas e ácidas que dissolvem e carreiam os compostos hidratados da pasta de cimento. Acontece, nas lajes, tanto pela falta de impermeabilização da face superior, quanto pela condensação da água do próprio reservatório na face inferior. Pode provocar o desenvolvimento de fungos e bactérias. Como consequência nota-se a redução do pH do ex­trato aquoso dos poros do concreto com risco de despassivação da armadura.

Expansão por ataque de sulfetos: Este processo de degradação é recorrente em ETE’s e tubulações de esgoto feitas em concre­to. A expansão é a degradação provocada por compostos de enxofre presentes no esgoto re­sidencial, que atacam tanto a matriz hidratada do cimento, em um primeiro momento, quanto às armaduras após a perda do cobrimento protetor. A corrosão do concreto acontece, principalmente, pela formação de sulfato de cálcio, que provoca uma série de reações onde o produto final da reação tem volume de até mil vezes o volume inicial, provocando assim a fissuração e a degradação do concreto de cobri­mento, em contato direto com o meio, expondo as armaduras aos agentes agressivos.

Preponderantes à armadura:

Despassivação por carbonatação: Ocorre em todo tipo de estrutura de con­creto, se agravando nas áreas industriais e grandes centros urbanos devido a geração de CO2. Durante a hidratação do concreto, o hi­dróxido de cálcio CA(OH)2 é produzido. Este, juntamente com a pasta de cimento, gera uma solução aquosa de pH aproximadamente 13. Esta solução extremamente alcalina cria uma camada passiva em torno da armadura, que previne sua corrosão, mesmo que estes sejam expostos ao oxigênio e à umidade (no entanto não previne se exposto a cloretos). O dióxido de carbono CO2 do ar, juntamente.

Com a umidade transforma o hidróxido de cálcio em carbonato de cálcio CACO2. Este processo é chamado de carbonatação. Em uma solução aquosa, o carbonato de cálcio tem um pH abaixo de 10. Em tão baixa alca­linidade a camada passiva em torno da arma­dura não é mais eficiente. Então a corrosão das armaduras se torna possível, se existirem umidade e oxigênio suficientes. Não existe carbonatação se o concreto estiver seco (sem umidade para possibilitar a reação química) ou saturado de água (a água ocupa os poros impedindo a difusão do dióxido de carbono). A carbonatação do concreto acontece de forma mais significativa em ambientes com umidade relativa abaixo de 90% e acima de 60% ou em ambientes sujeitos aos ciclos de molhagem e secagem. É importante lembrar que a carbonatação é um processo de de­terioração, que ataca as armaduras, porém para o concreto, este é um processo de au­mento da densidade e resistência. Quanto mais denso o concreto for, ou se tornar, e mais profunda a frente de carbonatação estiver, mais lento será o progresso da carbo­natação. Este é o motivo pelo qual se busca o aumento das coberturas de recobrimento das armaduras, pois com recobrimentos maiores, a frente de carbonatação se estabilizaria antes de atingir a camada de passivação das armaduras (gráfico 1).

Gráfico 1

Despassivação por elevado teor de Íon Cloro (Cloreto): penetração do cloreto através dos poros do concreto ou trincas, por difusão, impregnação ou absorção capilar que, ao supera­rem um certo limite de concentração em relação à concentração de hidroxilas nos poros do con­creto, despassivam a superfície do aço, instalando a corrosão. Eventualmente os cloretos podem ser introduzidos no concreto em seu amassamento, através de excesso de aditivos endurecedores ou juntamente com os agregados do concreto.

Despassivação por ataque ácido: Em ambientes com alto teor de sulfetos, após a expan­são do concreto e a perda do cobrimento protetor das armaduras, acontece a corrosão das mesmas pela ação das bactérias e do ácido sulfúrico.

Um dos problemas recorrentes em estru­turas de saneamento é o ataque químico cau­sado pela dosagem de produtos extremamente ácidos ou extremamente básicos. Estes casos devem ser tratados pontualmente, com materiais indicados para cada caso. Deve-se ainda alertar aos operadores sobre a necessidade de proteção preventiva, caso seja preciso a mudança do pon­to de dosagem de produtos químicos.

Vazamento em ETA: Preocupação constante nas estruturas em contato com água, mas não menos re­correntes, são os vazamentos que vem sendo combatidos com todo o esforço, no intuito de reduzirem as perdas de água tratada e os danos causados pelos mesmos à estrutura, através do processo de degradação por lixiviação. Os vaza­mentos nas estruturas ocorrem, principalmente, através de juntas de dilatação, trincas, juntas de concretagem e brocas.

Já nas estruturas das ETE’s (estação de tratamento de esgoto) os problemas mais freqüentes, apesar do pequeno tempo de uso deste tipo de estrutura no Brasil, são decorren­tes dos gases formados pelo esgoto doméstico. Por possuírem um pH muito baixo, é necessário pouco tempo de utilização para que se inicie um processo de degradação da estrutura, sobretu­do na região sujeita ao contato com os gases. Nos canais de chegada, emissários e interceptores nota-se também um grande desgaste devido ao fluxo de sólidos imersos no líquido do esgoto (abrasão). Este tipo de degradação é extremamente preocupante uma vez que, nestas unidades, não se tem uma sis­temática de inspeção e manutenção.

Devido à dificuldade de paralisação destas unidades e o tempo necessário para uma eficiente inspeção e manutenção, quando a patologia é identificada o processo de degradação pode encontrar-se em um estágio avançado.

Cobrimento das armaduras: As normas atuais para concreto armado têm recomendado acertadamente, um maior recobrimento de proteção das armaduras (35 a 45mm) e um aumento da resistência dos con­cretos (35 a 40 MPA) nos meios de agressividade forte ou muito forte, no intuito de se garantir uma maior durabilidade das estruturas, pois um concreto com maior resistência apresenta uma maior compacidade e por conseqüência, maior impermeabilidade, o que protege as armaduras do ataque de agentes agressivos. Apesar de aumentarmos a proteção às arma­duras através do aumento de recobrimento, é importante ressaltar que em estruturas de con­creto para saneamento é possível encontrarmos pontos delicados e propensos a algum tipo de comprometimento, como é o caso das trincas e brocas, juntas de concretagem e de dilatação. Um maior recobrimento é indicado para ga­rantir uma maior espessura de proteção para que, mesmo à longo prazo, os mecanismos de agressividade se estabilizem, assim como vimos no gráfico acima relativo à carbonatação.

Figuras 2 e 3

Portanto, é sempre necessário consi­derar tratamentos específicos para trincas, brocas e juntas de concretagem, caso não seja especificada uma proteção geral à estrutura. É ainda importante colocar que fissuras por ação de cargas, independente dos cuidados de concretagem e cura, vão ocorrer em concretos com altas resistências, módulo de elasticidade e aços de elevada resistência como CA50 e CA60, como cita Helene em seu estudo A Nova NB1/2003 (NBR6118) e a Vida Útil das Estruturas de Concreto: “…O aparecimento de fissuras nas estruturas de concreto armado é inerente aos materiais que as compõe. A utilização de aços de elevada resistência (…) implica em deforma­ções à flexão e à tração importantes no con­creto que envolve essas armaduras superando, na maioria das vezes, a deformação específica máxima à tração do concreto. Superada essa capacidade de absorção de deformações, o concreto fissura.”

AÇÃO DE AGENTES BIOQUÍMICOS EM ESTRUTURAS DE SANEAMENTO

A intensidade de ataques físico-químicos em ETE´s variam de acordo com o ambiente de tratamento. A ação de bactérias digestoras de matéria orgânica em sistemas de tratamento anaeróbio costuma ser um fator fundamental para ocorrência de corrosão na parte superior das estruturas devido à formação de ácido sulfúrico biogênico.

O ataque ácido e a carbonatação são fatores inicias de degradação das estruturas por ácido sulfúrico biogênico, já que reduzem o pH da solução aquosa dos poros para que ocorra a colonização de bactérias oxidantes (Mori et al., 1992; Estokova et al., 2012 apud Hoppe et al., 2014). Segundo Hoppe et al (2014), a contínua dissolução de sulfeto de hidrogênio entre os poros do concreto – que se encontram acima no nível do efluente, em pH ≤ 3,0 – incita a formação de enxofre elementar, que é oxidado à sulfato graças a atividade microbiana.

O esgoto doméstico contém compostos de enxofre que, sob a ação de bactérias redutoras de sulfato (dessulfatação), em meio anaeróbico, produz ácido sulfídrico e anidrido carbônico (). O ácido sulfídrico, ao desprender-se do efluente na forma de sulfeto de hidrogênio (H2S), reage parcialmente com o oxigênio do ar atmosférico (abioticamente), formando água () e compostos de enxofre (;;). A outra parcela do sulfeto de hidrogênio (), assim como o anidrido carbônico () (por carbonatação), se dissolve na água contida na estrutura porosa do concreto, reduzindo gradativamente o pH da matriz hidratada de forma evolutiva partindo da superfície e avançando gradativamente em profundidade (Monteny et al., 2000; De Muynck et al., 2009; Islander et al., 1991; Pinto e Takagi, 2007).

O microclima formado acima do nível do esgoto se caracteriza pela presença de anidrido carbônico, sulfeto de hidrogênio e oxigênio, componentes preponderantes para a atividade microbiana, além da água e de nutrientes. A maior disponibilidade destes últimos ocorre na região logo acima no nível do efluente, já que nesta há a influência da zona de respingos, a flutuação da carga de esgoto (imersão periódica) e a ação capilar da água. Assim sendo, os poros do concreto localizados imediatamente acima do nível do efluente propiciam condições adequadas para a ação das bactérias, já que disponibilizam água e nutrientes, além de apresentar maior pH em virtude da redução da concentração de ácido em solução pela ação da água do esgoto. Portanto, a degradação do concreto na região adjacente ao nível do efluente é mais acentuada que as demais regiões e desprezível na região submersa (Mori et al., 1992). Na figura 1 abaixo é possível visualizar o comportamento bioquímico que induz a deterioração do concreto.

Figura 1

Mehta e Monteiro (2008) consideram a água como um dos agentes mais deletérios às estruturas de concreto armado. Desta forma, a taxa de deterioração de uma estrutura se relaciona com a velocidade de penetração da água nos poros do concreto, fator que incide na importância da propriedade de permeabilidade do concreto. Como o esgoto constitui-se essencialmente de água e ainda possui constituintes químicos e biológicos intensificando mais os danos ao concreto.

De acordo com Mehta e Monteiro (2008) e Neville e Brooks (2013), a durabilidade do concreto está estritamente relacionada à sua permeabilidade tanto à água quanto aos gases, pois é essa propriedade que torna possível o transporte de agentes agressivos para o interior da estrutura. Neville e Brooks (2013) frisam ainda que essa propriedade é relevante para tanques destinados ao tratamento de esgoto. A permeabilidade do concreto dependerá da relação do fator água/cimento, assim como da presença de adições minerais, portanto, os mecanismos de deterioração estão relacionados entre si e um pode desencadear outro.

PATOLOGIAS EM ESTAÇÕES DE TRATAMENTO DE ESGOTO (ETE´S)

A ocorrência dessas patologias possui origem diversa, fato que incide no aparecimento de diferentes sintomas e mecanismos de deterioração. Para melhor exploração dos problemas que ocorrem nas estruturas, há a seguir, na figura 2, as ocorrências que incidem de maneira frequente, conforme a literatura.

Figura 2 – Manifestações Patológicas Típicas de Estações de Tratamento de Esgotos

Figura 2

Fonte: Autores

É importante salientar que a disposição proposta na Figura 2 deve ser considerada com precaução. Os fatores físicos, químicos e biológicos são convergentes, correlacionando-se de modo que o aparecimento de um fator influi na incidência dos outros. Como exemplo, há o ataque por sulfatos, o qual é uma degradação química que possui origem biológica.

Erosão: Considera-se erosão como a passagem de líquido contendo partículas sólidas em suspensão, ocasionando o desgaste superficial do concreto e a remoção da pasta superficial de cimento, o carreamento do agregado miúdo e a exposição do agregado graúdo (BERTOLINE, 2006; MEHTA; MONTEIRO, 2008; SANTOS; 2012). Como na presença do esgoto e, consequentemente, de microrganismos que produzem substâncias deletérias ao concreto, há um enfraquecimento da superfície da pasta de cimento. É possível perceber o desgaste superficial em caixas de areia de ETE´s no nível de escoamento. O aspecto dessa deterioração é de pequenas cavas que expõem o agregado graúdo.

Um concreto com elevada resistência à compressão não é necessariamente resistente à erosão, pois a erosão está relacionada à resistência superficial do concreto. Assim, para que o concreto apresente um melhor desempenho à erosão é interessante a utilização de agregados com maior dureza, lançamento e adensamento adequados, baixo teor de ar incorporado, cuidados com a exsudação, pois ela aumenta a relação água/cimento na superfície, além de cuidados com o acabamento superficial e a cura (MEHTA;MONTEIRO, 2008; ALMEIDA (2000); GEBLER, 20016 apud AGUIAR, 2012).

Corrosão das Armaduras :Este processo ocorre quando o metal é oxidado por meio de sua interação com o meio. Este fato gera a diminuição de resistência mecânica, além da elasticidade e ductilidade, este é um caso específico de corrosão eletroquímica em meio aquoso, em que o eletrólito apresenta características de resistividade elétrica consideravelmente mais altas do que as dos eletrólitos típicos.

 O concreto, devido a presença de álcalis (Ca(OH)2, KOH, NaOH), apresenta elevada basicidade. Em idades avançadas, o pH elevado do concreto passa a ser proveniente dos hidróxidos de potássio e sódio. Essa alcalinidade proporciona a formação de uma película protetora em volta da armadura, sendo responsável pela proteção do aço contra a corrosão, pois impede que a umidade, oxigênio ou agentes agressivos alcancem o aço.

A corrosão das armaduras se divide em duas fases: Iniciação e Propagação. A fase de iniciação compreende o período da confecção da estrutura até o momento em que a armadura é comprometida por um agente agressivo podendo ser por carbonatação ou por ação de cloretos. A fase de propagação é o período em que os ataques continuam até que a estrutura esteja totalmente comprometida (CASCUDO, 1997).

Desagregação do Concreto por Biodeterioração: A biodeterioração é um fenômeno de deterioração da estrutura de concreto que possui alta capacidade de geração de prejuízos com origem biogênica. São vários os tipos de microrganismos que atuam na deterioração do concreto. Para seu desenvolvimento, microrganismos necessitam de substratos receptivos e nutrientes em quantidade suficiente para realização de suas atividades metabólicas. Desta forma, o concreto mostra-se um substrato eficiente para este tipo de atividade, já que a sua porosidade aliada à umidade ocasionada pelos esgotos e à matéria orgânica disponível para bactérias e fungos, são condições importantes para proporcionar microclimas favoráveis à proliferação desses seres, consequentemente, gerando o desenvolvimento de processos de biodeterioração.

Considerando-se o mecanismo de corrosão por ácidos biogênicos, vários fatores podem influenciar na degradação das estruturas e entre eles está a concentração de sulfetos no esgoto. Quanto maior for essa concentração, maior será a quantidade de ácido sulfúrico. De forma geral, o concreto não é resistente a ácidos, pois ocorre a reação destes com o hidróxido de cálcio do cimento Portland hidratado, formando compostos de cálcio solúveis em água que são lixiviados.

Há também ataques originados por nitratos, esse pode ser causado por bactérias nitrificantes. Nos tanques de nitrificação, a amônia é oxidada em duas etapas: primeiro se transformando em nitrito e depois em nitrato, por bactérias nitrificantes, produzindo ainda íons de hidrogênio (redução do pH) e água. Na superfície do concreto, devido aos ácidos, é ocasionando a desagregação (redução do cobrimento). De modo objetivo, na tabela abaixo é descrito os fatores que são determinantes para a deterioração do concreto em ambientes agressivos:

Tabela - Fatores determinantes da corrosão em concretos
TabelaFonte: Miotto (apud Arivabene, 2010)

PERDAS DE ÁGUA NO SISTEMA PÚBLICO DE ABASTECIMENTO

Nos sistemas públicos de abastecimento as perdas de água podem ser físicas, que representam a parcela não consumida, e aparentes, que correspondem à água consumida e não registrada. As falhas neste sistema, no Brasil, incidem em gastos e perdas de eficiência consideráveis, os quais possuem relação direta com os equívocos da fase de concepção e execução do projeto. A tabela abaixo mostra o quanto as patologias são influentes nestes casos.

As perdas que possuem maior dificuldade de controle são da rede de distribuição, nestes locais ocorrem as perdas significativas por meio dos vazamentos nas tubulações, nos ramais prediais e descargas. Devido à localização e dificuldade de acesso, tais perdas demandam ações corretivas complexas e onerosas, portanto, se não forem realizadas com critérios e controles técnicos rigorosos, podem gerar problemas graves à população e ao sistema público.

Tabela: Perdas físicas em sistemas de abastecimento de água nas etapas, origem e magnitude.

Tabela 1

Fonte: SILVA et al. (2004)

A magnitude das perdas será maior quanto pior for o estado das tubulações, principalmente nos casos de pressões elevadas. A perdas físicas em redes de distribuição ocorrem, em ordem crescente de importância, nas seguintes peças: registros, juntas, anéis, hidrantes e tubos. Nestes últimos podem ocorrer até 95% das perdas na distribuição, quando estão rachados, perfurados ou partidos. As causas de danos em tubulações são mostradas abaixo. Ressalte-se ainda que variações de pressão na rede são determinantes de rupturas de tubulações e influenciam o volume de perda.

Tabela: As causas de danos em tubulações

Tabela 2Fonte: SILVA et al. (2004).

TECNOLOGIAS DE RECUPERAÇÃO E PROTEÇÃO DAS ESTRUTURAS:

Antes de qualquer apresentação das técnicas de recuperação é importante esclarecer que qualquer técnica depende diretamente da mão de obra de aplicação, equipamentos e materiais, como um sistema integrado que não deve falhar em nenhum desses pontos.

O conhecimento das técnicas e dos ma­teriais é de suma importância para o sucesso da operação de recuperação estrutural, reparo, assim como a expertise da equipe de aplicação. Os sistemas de recupera­ção, proteção e reforço dependem de materiais sensíveis e detalhes simples de aplicação, porém determinantes para que o resultado desejado seja alcançado.

Uma preparação de superfície adequada é um item crítico para qualquer sistema, seja de recuperação, impermeabilização, proteção ou re­forço. Muitas vezes essa atenção é desprezado em função dos custos. Entretanto, consideramos de extrema importância para o resultado do sistema.

Nas estruturas para armazenamento e pro­dução de água potável, um cuidado adicional deve ser tomado. Todos os produtos das etapas de recuperação, proteção e impermeabilização do concreto devem ser aprovados para este uso através de laboratórios independentes e normas de potabilidade da água aplicável em sistema de impermeabilização, como a norma NBR 12170/2017, para se garantir que não haverá contaminação da água potável pelos produtos aplicados.

Concreto ou argamassa projetada: A técnica de concreto projetado é bas­tante utilizada nos processos de recuperação estrutural e reforço. Consiste em se conduzir, através de uma mangueira, concreto ou argamassa, projetando-o em alta velocidade (acima de 120 m/s). A força do jato de concreto, ao encontrar a superfície de base, comprime o material man­tendo-o auto aderido.

A superfície que vai receber o concreto pode estar na vertical, inclinada ou horizontal. Deve-se ter atenção a % de material refletido. Existem dois tipos de processos relacionados a esta técnica: via seca e via úmida.

No primeiro, o concreto é levado até o bico de projeção sem a adição de água que é adicionada no bico imediatamente antes da projeção. No segundo caso, o concreto já adicio­nado com água é levado à câmara de projeção, onde através do ar comprimido é projetado.

Corretamente aplicado e com a super­fície corretamente preparada, o material é estruturalmente adequado e durável, capaz de excelente aderência a outro concreto.

Argamassa polimérica:  No intuito de se recuperar o recobrimento original do concreto e melhorar as características de proteção da armadura tem-se utilizado, com bastante frequência, argamassas poliméricas industrializadas. O material pode ser aplicado projetado ou manualmente. As principais carac­terísticas deste sistema são: a redução de água da mistura para se obter uma boa trabalhabilidade; a baixa permeabilidade; elevadas resistências à compressão e a boa aderência a substratos devidamente preparados.

Este sistema é indicado para reparos superficiais de até 50 mm de espessura. Cada tipo de argamassa polimérica deve seguir a espessura máxima de aplicação por camada. As argamassas poliméricas industrializadas têm-se desenvolvido no sentido de eliminar etapas de tratamento, evitando a necessidade de ponte de aderência e pintura anticorrosão das ar­maduras, já incorpo­rando essas etapas na própria composição da massa.

Juntas de dilatação pré-formadas de Neoprene aderida com epóxi: Conforme dito anteriormente, as jun­tas de dilatação em estruturas de concreto armado no saneamen­to geram problemas críticos de vazamen­to e degradação. As juntas de dilatação são normalmente tratadas preventivamente pelo sistema de juntas fungenband (Figura 4), que em algumas vezes não é efetivo para a veda­ção dos líquidos presentes nas estruturas, seja por motivo de má aplicação (falta de vibração em torno das abas ou mau posicionamento da junta) ou por elevada movimentação da estru­tura, rompendo assim o perfil e/ou o concreto em torno deste. Nestes casos, as recuperações têm sido executadas através do sistema de colagem de perfil de neoprene extrudado com resina epoxídica (Junta Tipo Jeene- Figura 5). Assim como os outros sistemas apresentados anteriormente, o sistema de reparo funciona efetivamente, desde que sejam seguidos os detalhes de preparação de superfície, cuida­dos necessários na aplicação, assim como os cuidados para garantir a impermeabilidade do concreto na região de colagem do perfil.

Figuras 4 e 5

Revestimento com cimento polimérico – (baixas espessuras): O sistema de impermeabilização com cimentos poliméricos industrializados tem sido utilizados para a proteção e impermeabilização de estruturas de reservatório e ETAs (Estações de Tratamento de Água), porém este sistema tem sido contestado na Alemanha onde a DVGW – “Associação Científica e Técnica Alemã Para Gás e Água – Comitê de Reservação de Água”, publicou um manual de requerimentos básicos para o uso de produtos à base de cimento em reservatórios, onde indica que a utilização deste tipo de revestimento para impermeabilização ou proteção de estru­turas de concreto deve seguir uma série de requerimentos, entre os quais:

A recomenda­ção publicada foi re­sultado de um estudo produzido com base em diversos reservatórios pesquisados e testes de laboratório que mostram a rápida perda de resistência e adesão de argamassas poliméricas de pequena espessura (aplicadas como pintura ou projetadas), provocando a degradação do sistema de impermeabilização e proteção.

SISTEMAS ATUAIS DE RECUPERAÇÃO E PROTEÇÃO DE ESTRUTURAS:

Revestimento mineral de alta resistência química para impermeabilização e proteção das estruturas: O Sistema consiste na apli­cação de um revestimento mineral modificado sinteticamente, aplicado manualmente (com ponte de aderência) ou projetado (diretamente sobre a estrutura preparada). Tem espessura de camada final mínima de 5mm e máxima de 10mm. O sistema tem grande versatilidade já que possui altas resistências às substâncias agressivas e à abrasão, boa impermeabilidade e permite a difusão de vapor d’água. Este processo tem sido bastante utili­zado tanto em estruturas de tratamento de esgoto (áreas em contato com o efluente), quanto em estruturas de armazenamento e produ­ção de água potável.

Proteção superficial à base de silicato polimérico: Argamassa de silicatos alcalinos poliméri­cos de alta aderência a substratos minerais pode ser aplicada manualmente ou projetada em uma espessura entre 8 e 12 mm. Apresenta gel de silicatos amorfos (SiO2 . nH2O) dentro da matriz endurecida, de forma que sua aderência, dura­bilidade e estabilidade dimensional faz torná-la apta para a proteção contra os gases formados pelo esgoto doméstico nas áreas em contato com gases das estações de tratamento de efluentes. Este gel de silicatos é resistente a todos os ácidos orgânicos e inorgânicos com pH próximos ao ZERO (exceto ao ácido hidrofluórico).

Tratamento químico impermeabilizante de alta penetração: O tratamento químico cristalizante tem por objetivo impermeabilizar e proteger as estruturas de concreto armado. Aplicado sobre o concreto, o tratamento é capaz de gerar for­mações cristalinas profundas, tornando-se parte integrante do mesmo e formando uma barreira definitiva que sela os poros e capilaridades, impedindo a penetração da água, mesmo sob altas pressões hidrostáticas. O sistema de tratamento químico crista­lizante é complementado com argamassas para reparos e tamponamentos formulados para recu­perar concretos com defeitos ou danificados.

O tratamento químico cristalizante define-se como sendo um processo físico-químico que visa preencher as porosidades e capilaridades características da microestrutura do concreto, desencadeando um processo catalítico de formação de cristais não solúveis e não tóxicos numa profundidade mínima de 50 mm na estrutura do concreto, de modo a garantir que não haja a penetração de água por capilaridade, suportando pressões hidros­táticas tanto positivas quanto negativas de até 0,7 MPa. O concreto tratado com o sistema é capaz de proteger a estrutura de concreto além das armaduras, no que diz respeito à oxidação a partir da carbonatação e ataque de cloretos. Os tratamentos químicos cristalizantes cum­prem as características de não toxidade, não comprometimento da potabilidade da água e principalmente de não ataque aos componen­tes do concreto existente.

Sistema de Injeção: A tecnologia de injeção consiste no pre­enchimento completo dos vazios (mínimo 80% da fissura) com um material adequado para cada tipo de fissura ou vazio, utilizando equipamentos de pressão e bicos para possibilitar a introdução dos materiais no interior da estrutura. O sucesso desta tecnologia depende di­retamente, além da correta escolha do material de injeção, da experiência da empresa e aplicador e seleção dos equipamentos. Esta técnica tem sido utilizada largamen­te como complemento aos sistemas rígidos de impermeabilização e proteção, para tratamento de trincas e para reparos localizados em estrutu­ras em operação, pois possibilita o tratamento mesmo com a estrutura em carga.

Figuras 10, 11 e 12

Figuras 13, 14 e 15

Figuras 16, 17 e 18

Figuras 19, 20 e 21

Bomba de injeção: Existem vários tipos de bombas de inje­ção. Dentre as mais utilizadas estão as bombas monocomponentes, bi-componentes e bombas de injeção de microcimento. Os benefícios indis­pensáveis em um equipamento de injeção são:

Tabela bomba

 

Tratamento com recuperação estrutural: O tratamento estrutural visa recompor as condições iniciais de suporte da estrutura e dos esforços resistentes do concreto estrutural. Para que a estrutura volte a ser monolítica, é necessária a injeção de materiais de altas resis­tências mecânicas nas fissuras das peças. Esses materiais são rígidos ou dúcteis e, portanto, não podem ser aplicados em fissuras ativas. Resinas à base de epóxi, poliuretano estrutural e microcimento são os materiais disponíveis atualmente para essa finalidade.

Selamento de fissuras: O selamento de fissuras visa impedir a entrada de agentes agressivos na estrutura como: água, cloreto, gás carbônico (CO2), sulfatos, etc. Os materiais disponíveis para se­lamento são resinas à base de poliuretano, os quais são encontrados na versão hidroativada, para injeção em fissuras com fluxo d’água, e resinas de poliuretano flexível para promover um selamento definitivo. Não é indicado para o selamento definitivo a injeção, somente de poliuretano hidroativado (espuma), ou seja, quando necessária a aplicação de poliuretano hidroativado para selar provisoriamente o fluxo de água, o poliuretano flexível deve ser injetado, no mesmo local, como um comple­mento do sistema. Essas resinas podem tanto ser injetadas em fissuras úmidas ou secas; ativas ou passivas.

Selamento de juntas de dilatação: O selamento de juntas de dilatação visa o preenchimento total do vazio entre as peças e em torno da fungenband para propiciar a estanqueidade e proteção. O material mais indicado para este tipo de tratamento é o Gel Acrílico Polimérico que alia uma ótima aderên­cia ao concreto à grande flexibilidade.

Figuras 22, 23 e 24

impermeabilização (áreas): A impermeabilização ainda é um avanço recente dos sistemas de injeção que vem sendo adotada, cada vez mais, nas obras subterrâneas. Trata-se da injeção de uma resina à base de gel acrílico, também conhecida como hidroestrutu­ral, na parte posterior das estruturas de concreto, em grandes áreas. O material injetado forma uma membrana flexível em pouco tempo, devi­do ao curto tempo de reação, impermeabilizan­do estruturas abaixo do lençol freático.

Os bicos de injeção devem ser ins­talados, de modo a permitir um completo preenchimento da trinca. Em bicos de per­furação a regra geral é executar furos de 14 mm perfurados em ângulos de 45º em relação à superfície, com espaçamento equivalente à metade da espessura da parede. Os furos devem interceptar a trinca na metade de sua profundidade. Os bicos plásti­cos podem seguir a regra bá­sica dos bicos de perfuração e podem também ser instalados em furos sobre as trincas, dependendo da abertura da trinca, preservando o espaça­mento entre os bicos.

Já os bicos de adesão devem ser instalados com espaçamento equivalente a espessura da parede. Com este sistema não é necessária a perfuração da estrutura, porém só pode ser utilizado em substratos secos, devido a seu adesivo epoxídico.

O procedimento bási­co para instalação dos bicos deve ser seguido, quando possível, em estruturas com espessura máxima de 60 cm. Em estruturas com espessuras maiores e situações espe­ciais, o planejamento para instalação dos bicos deve ser estudado antes do início dos serviços, e o objetivo deverá sempre ser a garantia do preenchimento total da fissura ou vazio.

A injeção deve sempre iniciar pelo ponto mais baixo e seguir consecutivamente os bicos. Usualmente deve ser iniciada a injeção de um bico quando, o material de preenchimento injetado pelo anterior, verter por este.

CONCLUSÃO E CONSIDERAÇÕES FINAIS:

                Observa-se que em sistemas submetidos à agressividade física, química e biológica, é necessário realizar de forma adequada as etapas de concepção, execução e manutenção das estações e demais sistemas ligados ao saneamento. Para isso, pode-se dizer que o projeto deve ser feito dentro dos parâmetros estabelecidos por normas e pela literatura, dessa forma, é possível diminui as perdas físicas e financeiras decorrentes de fatores que não estavam previstos inicialmente.

                Diversos fatores como, carbonatação, contaminação por cloretos, corrosão de armaduras, eflorescência, biodeterioração por exemplo, mostram a ampla gama de patologias que estes ambientes têm como potencialidade de causa.  Identificar e entender os mecanismos, sintomas, as causas e origens dos defeitos das obras é essencial para estar à frente das patologias estruturais e aplicar procedimentos assertivos com tecnologia adequada, rápida e eficiente. Nestes casos, é de grande importância uma investigação do projeto, das cargas e resíduos os quais a estrutura teve contato, além de analisar detalhadamente a forma como foi executada a obra.

Há susceptibilidade de problemas em todas as estruturas que estão em contato com água, desde a adução da água bruta até a passagem pela ETA, e depois, desde a distribuição e saída de água dos domicílios até o tratamento e disposição final nas ETE´s e cursos d´água respectivamente. Um amplo campo de atividades que tem possibilidade de estudo, manutenção e recuperação, uma parte significativa dessas etapas foram postas para discussão e desenvolvimento neste artigo, mostrando o quanto este tema pode ser complexo e prolífico no campo acadêmico e profissional.

É importante ressaltar que todo e qual­quer sistema de recuperação deve vir acompa­nhado de um projeto fundamentado em um diagnóstico consistente, visando garantir a qualidade da intervenção. Para que o projeto se torne realidade é necessário garantir que a exe­cução dos serviços seja conduzida através de uma empresa especializada e com experiência comprovada. Um item importante, no longo prazo, são as manutenções e inspeções pos­teriores ao tratamento, garantindo a durabilidade dos reparos e investigação para identificar alguma patologia ainda na fase insipiente.

Os sistemas de impermeabilização, proteção e recuperação, têm-se desenvolvido com uma velocidade muito grande, em decor­rência do empenho de fabricantes deste tipo de material e pesquisas relacionadas a este tema. Os materiais de injeção, por exemplo, têm se tornado cada vez menos viscosos e mais eficientes para o preenchimento de trincas e vazios. Novos produtos com fins específicos, têm sido lançados no mercado para atender a cada tipo de situação. Este desenvolvimento tem propiciado uma larga expansão do campo de injeção, mostrando-se uma ferramenta ex­tremamente valiosa para a solução de diversos tipos de patologia.

Fica claro, através das informações apresentadas, que os sistemas de proteção, recuperação estrutural e impermeabilização de estruturas de concreto no saneamento estão exigindo, a cada dia, mais especialização e maior conhe­cimento de todos os profissionais envolvidos. Serão exigidos capacitação e conhecimento por parte dos projetistas, empresas de aplicação, técnicos de campo e mão-de-obra, de forma que todo este conjunto possa lograr os resulta­dos de eficiência e durabilidade esperados.

REFERÊNCIAS:

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[2] MORI, T.; NONAKA, T.; TAZAKI, K.; KOGA, M.; HIKOSAKA, Y.; NODA, S. Interactions of nutrients, moisture and pH on microbial corrosion of concrete sewer pipes. Water Research, V. 26, No. 1, p. 29-37, 1992.

[3] MONTENY, J.; VINCKE, E.; BEELDENS, A.; DE BELIE, N.; TAERWE; L.; VAN GEMERT, D. Chemical, microbiological, and in situ test methods for biogenic sulfuric acid corrosion of concrete. Cement and Concrete Research. vol. 30(4), p. 623–34, 2000.

[4] MEHTA, P. K.; MONTEIRO, P. J. M. Concreto: estrutura, propriedades e materiais. 3 ed. São Paulo: IBRACON, 2008. (TRADUÇÃO)

[5] NEVILLE, A. M.; BROOKS, J. J. Tecnologia do Concreto. 2ª ed. Porto Alegre: Bookman Editora Ltda, 2013.

[6] BERTOLINE, L. Materiais de construção: Patologia, reabilitação e prevenção. Apresentação Paulo Helene. Editora Oficina de Textos: São Paulo, 2006.

[7] CASCUDO, O. O controle da corrosão de armaduras em concreto: inspeção e técnicas eletroquímicas. Pini, Editora UFG, Goiânia, 1997.

[8] MAIA, G.F.; CAMARGOS, C.A. Recuperação de estruturas de concreto no saneamento. Obras de Saneamento.

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