Modelos matemáticos preditivos: Análise de suas contribuições na prevenção de manifestações patológicas em estruturas de concreto armado submetidas ao ataque de agentes agressivos em seu meio poroso
DOI:
https://doi.org/10.33448/rsd-v10i6.14961Palavras-chave:
Durabilidade; Modelos matemáticos; Patologia; Meio poroso; Concreto.Resumo
O concreto armado consiste em um material suscetível ao ataque de manifestações patológicas causadas pelo fluxo de agentes agressivos em seu meio poroso, os quais danificam a sua armadura de aço, reduzem o nível de resistividade de suas propriedades mecânicas e geram danos irreversíveis na estrutura quando nenhuma intervenção é realizada oportunamente. Graças a isso, modelos matemáticos preditivos devem ser utilizados como medida preventiva de forma a contribuir com a redução dos impactos socioeconômicos causados pela interdição dessas estruturas para realização de manutenções corretivas e com a redução dos impactos ambientais que são causados quando ocorre o colapso de uma estrutura de grande porte. Dessa forma, a presente pesquisa apresentará os modelos matemáticos preditivos mais atuais existentes na literatura internacional, através de revisão bibliográfica, os quais podem ser utilizados para prevenção dos danos causados pela carbonatação e pelo ataque de íons cloreto. Dentre os resultados encontrados destacam-se a possibilidade de utilização de modelos matemáticos na predição das manifestações patológicas supracitadas com a utilização de equações diferenciais parciais cujas soluções podem ser obtidas com o auxílio de softwares computacionais, além da sua contribuição com a prevenção da evolução dos danos promovidos pelas patologias em questão de maneira que eles não atinjam um patamar onde os custos com manutenções sejam mais elevados, viabilizando a realização de manutenções preventivas em períodos adequados com o objetivo de se prolongar a vida útil da estrutura.
Referências
André, R. F. C. (2013). Reparação de estruturas de betão armado afetado pela carbonatação do betão e corrosão das armaduras. Dissertação de mestrado, Faculdade de Engenharia, Universidade Lusófona de Humanidades e Tecnologias, Lisboa.
Associação Brasileira de Normas Técnicas - ABNT (2014). NBR 6118: Projeto de Estruturas de Concreto – Procedimentos.
Bertolini, L., Elsener, B., Pedeferri, P. & Polder, R. P. (2004) Corrosion of Steel in Concrete, WILEY-VCH Verlag GmbH & Co, KGaA, Weinheim.
Burkan, O. & Razaqpur, A. G. (2004). Finite element modeling of coupled heat transfer, moisture transport and carbonation processes in concrete structures. Cem. Concr. Compos., 26(1), 57–73. doi: 10.1016/S0958-9465(02)00125-7.
Correa, E., Penaranda, S., Castaño, J. G. & Echeverría, F. (2010). Concrete deterioration in Colombian Urban Atmospheres. Rev. Fac. Ing. Univ. Antioquia, 52, 41 – 46.
Filho, J. H. (2008). Sistemas cimento, cinza volante e cal hidratada: mecanismo de hidratação, microestrutura e carbonatação do concreto. Tese de doutorado, Universidade de São Paulo, São Paulo.
Guzmán, S., Gálvez, J. C. & Sancho, J. M. (2011). Cover cracking of reinforced concrete due to rebar corrosion induced by chloride penetration. Cement and Concrete Research 41, 893 – 902. doi: 10.1016/j.cemconres.2011.04.008
Helene, P. (2004). A nova NB 1/2003 (NBR 6118) e a vida útil das estruturas de concreto. II Seminário de patologia das edificações do LEME. Universidade Federal do Rio Grande do Sul.
Helene, P. R. L. (1981). Corrosão em armaduras de concreto armado. In: aplicação da tecnologia do concreto, 4., p. 1-44. Anais... SIMPATCON: São Paulo.
Helene, P. & Andrade, T. (2017). Materiais de Construção Civil e Princípios de Ciência e Engenharia de Materiais. 3ª ed, cap. 29, Volume 01, Instituto Brasileiro de Concreto, São Paulo.
Helene, P. R. L. (1993). Contribuição ao estudo da corrosão em armaduras de concreto armado. São Paulo. 231p. Tese (Livre Docência) – Escola Politécnica, Universidade de São Paulo.
Kreyszig, E. (2008). Matemática Superior para Engenharia. Rio de Janeiro: Editora LTC, 9ª Edição, Vol.1.
Magalhães, T. A. (2019). Análise da penetração de íons cloreto em compósitos cimentícios contendo diferentes teores de escória de alto-forno. Dissertação de mestrado, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte.
Medeiros, M. H. F., Andrade, J. J. O, & Helene, P. R. L. (2011). Durabilidade e vida útil das estruturas de concreto. In: Geraldo Isaia. (Org.). Concreto: Ciência & Tecnologia. 1 ed. São Paulo: IBRACON, v. 1, p. 773 -808.
Medeiros, M. H. F., & Helene, P. R. L. (2001). Estudo da carbonatação em concretos e argamassas. Revista Engenharia, Ciência & Tecnologia. Vol 4, número 4, p. 3 -12. Vitória.
Mehta, P. K. & Gerwick, B. C. Jr. (1982). Cracking-corrosion interaction in concrete exposed in marine environment. Concrete International, Michigan, v. 4, nr 10, p. 45 – 51.
Mehta, P. K. & Monteiro, P. J. M. (2008). Concreto: estrutura, propriedades e materiais. 1.ed. São Paulo: PINI.
Meier, S. A., Peter, M. A., Muntean, A. & Bohm, M. (2005). Modelling and simulation of concrete carbonation with internal layers. Univ. of Bremen, Centre for Industrial Mathematics, Bremen, Germany.
Meier, S. A., Peter, M. A., Muntean, A. & Bohm, M. (2007). Dynamics of the internal reaction layer arising during carbonation of concrete. Chem. Eng. Sci., 62(4), 1125 – 1137. doi: 10.1016/j.ces.2006.11.014.
Moreno, E., Domínguez, G., Cob, J. & Duarte, F. (2004). Efecto de la relación agua/cemento en la velocidad de carbonatación del concreto utilizando una câmara de aceleración. Ingeniería., 8-2, 117 – 130.
Naaman, A. E. (2001). Reinforced Concrete. Encyclopedia of Materials: Science and Technology, 8095–8109. doi:10.1016/b0-08-043152-6/01454-6.
Park, D. C. (2008). Carbonation of concrete in relation to CO2 permeability and degradation of coatings. Constr. Build. Mater., 22(11), 2260–2268. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2007.07.032.
Peter, M. A., Muntean, A., Meier, S. A. & Bohm, M. (2008). Competition of several carbonation reactions in concrete: A parametric study. Cem. Concr. Res., 38(12), 1385–1393. doi: 10.1016/j.cemconres.2008.09.003.
Pillai, R. G., Gettu, R., Santhanam, M., Rengaraju, S., Dhandapani, Y., Rathnarajan, S. & Basavaraj, A. S. (2018). Service life and life cycle assessment of reinforced concrete systems with limestone calcined clay cement (LC³). Cement and Concrete Research. doi: 10.1016/j.cemconres.2018.11.019.
Pontes, R. B. (2006). Disseminação de íons cloreto na orla marítima do bairro de Boa Viagem, Recife-PE. Dissertação de mestrado, Universidade Católica de Pernambuco, Recife.
Sato, N. M. N. & Agopyan, V. (1998). Análise da porosidade e de propriedades de transporte de massa em concretos. São Paulo: Epusp/PCC.
Torres, H., Correa, E., Castaño, J. G. & Echeverría, F. (2017). Simplified mathematical model for concrete carbonation. American Society of Civil Engineers, 29(10): 04017150. doi: 10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0002001.
Tutti, K. (1982). Corrosion of steel in concrete. (Ph.D. Thesis), Lund University, Swedish Cement and Concrete Research Institute, Stockholm.
Wang, X.Y. & Lee, H. S. (2009). A model for predicting the carbonation depth of concrete containing low-calcium fly ash. Constr. Build. Mater., 23(2), 725–733. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2008.02.019.
Werle, A. P., Kazmierczak, C, S. & Kulakowski, M. P. (2011). Carbonatação em concretos com agregados reciclados de concreto. Revista Ambiente Construído, Porto Alegre, v. 11, n. 2, p. 213-228. doi: 10.1590/S1678-86212011000200015.
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