O monitoramento das estruturas de concreto possibilita que o risco de corrosão das armaduras de aço-carbono seja estimado ao longo dos anos de sua utilização. Sabendo-se o risco, medidas de prevenção da corrosão ou do controle da corrosão já estabelecida podem ser definidas corretamente. Na prática, o risco de corrosão é avaliado por meio da verificação periódica do estado da armadura e das alterações nas propriedades do concreto. Isso pode ser feito por meio do embutimento no concreto de cobrimento das armaduras de sensores de aquisição contínua de dados. Neste trabalho, sensores que monitoram o risco de corrosão e que podem fornecer a taxa de corrosão instantânea e, ainda, serem usados para verificar a eficiência de reparos e de sistemas de pintura são apresentados. The monitoring of concrete structures allows the risk of reinforcement corrosion of carbon steel be estimated over the years of the structure use. Knowing the risk, the prevention of the corrosion or the control of the corrosion already established can be set correctly. In practice, the risk of corrosion is evaluated by periodically evaluation of the reinforced and the changes in the properties of concrete. This can be done by embedding in the concrete cover of the reinforcement sensors for continuous data acquisition. In this work, sensors that monitor the risk of corrosion and can provide instantaneous corrosion rate and also be used to verify the efficiency of repair and paint systems are presented. ARAUJO, A.; ALMEIDA, L.N.; PANOSSIAN. Monitoramento da corrosão em estruturas de concreto com uso de sensores. In: CONFERÊNCIA SOBRE TECNOLOGIA DE EQUIPAMNETOS, 12, 2013, Porto de Galinhas. Anais… Rio de Janeiro: COTEQ 2013.

2. MONITORAMENTO DA CORROSÃO EM
ESTRUTURAS DE CONCRETO COM USO DE
SENSORES (COTEQ 2013_artigo338)
Laboratório de Corrosão e Proteção – LCP/ CTMM
Adriana de Araujo; Neusvaldo L. de Almeida; Zehbour Panossian

3. Resistividade
(umidade)
Diminuição do pH
(carbonatação)
CORROSÃO
DA
ARMADURA
Teor crítico de cloretos
O risco de corrosão nas estruturas pode ser estimado com o
embutimento no concreto de sensores de aquisição de dados.
Com o uso de sensores, alterações das características do
concreto e do estado de barras de aço-carbono podem ser
continuamente monitoradas.
Estado ativo de corrosão
Taxa de corrosão

4. DURABILIDADE DAS
ESTRUTURAS
USO
MEIO AMBIENTE
CIRUNDANTE
QUALIDADE DO
CONCRETO
MANUTENÇÃO
O resultado desse monitoramento é a
garantia/extensão da durabilidade das
estruturas e a redução dos custos totais
Com o uso de sensores, intervenções na estrutura para a
prevenção da corrosão ou de seu controle podem ser
adequadamente programadas e realizadas.
MONITORAMENTO

5. Otimização e melhor planejamento das intervenções de inspeção e
de reparo da estrutura.
Avaliação de diferentes cenários, como: mudança do sistema de
tratamento superficial, reparo localizado da estrutura, interrupção da
proteção catódica etc.
Rápida detecção da corrosão: quando somente 5 % da estrutura
esta deteriorada, enquanto que, em procedimentos tradicionais essa
porcentagem é em torno de 25 %.
Maior conhecimento do comportamento da estrutura ao longo dos
anos, com maior facilidade/validade da estimativa de sua vida útil.
Alguns vantagens do monitoramento...

6. SENSORES DE MONITORAMENTO DE
ESTRUTURAS DE CONCRETO
SENSOR GALVÂNICO

7. A maioria dos sensores disponíveis no mercado internacional
fundamenta-se no monitoramento da variação da corrente galvânica
entre barras de aço-carbono (anodo) e uma barra de metal mais nobre
(catodo) embutidas no concreto.
Sensor galvânico tipo escada
barras de aço-carbono - ANODO
embutidas em diferentes profundidades do
concreto de cobrimento da armadura
Barra de metal nobre - CATODO
embutida próximo das barras de aço-
carbono
Obras novas!
Terminal de medição
instalado na superfície do concreto
Barras de metal nobre -
CATODO

8. Avaliação do risco de corrosão conforme
ocorre a despassivação gradativa das
barras do aço-carbono (anodo)
CO2 Cl-
O2
Superfície do concreto
Armadura
Anodo
(barras de aço-carbono do
sensor)
H2O
Catodo
Penetração de agentes agressivos
no concreto de cobrimento da
armadura

9. Anodo
Aço-carbono
Catodo
Metal nobre
Eletrólito (concreto)
Fe
2e-
Fe2+
Amperímetro
Outros parâmetros que podem ser monitorados:
Potencial de circuito aberto: barra/catodo ou barra/eletrodo de referência
Resistividade ôhmica concreto: entre pares de barras adjacentes.
OH+
H+
H20
O2
Variação da corrente desprezível:
estado passivo da barra de aço-carbono
(anodo)
Variação da corrente significativa:
estado ativo de corrosão
Monitoramento do risco de corrosão pela variação da corrente
galvânica entre o anodo e o catodo

10. OUTROS TIPOS DE SENSOR
GALVÂNICO

11. SENSOR GALVÂNICO
barras de aço-carbono - ANODO
embutidas em alturas e ângulos
diferentes em relação à base
circular
Fita de metal nobre - CATODO
Obras novas!
Eletrodo de referência (Mn/MnO2)
medição do potencial de circuito aberto
(ASTM C867).
Anodos
Eletrodo de referência padrão
Sensor galvânico tipo circular

12. Anéis de aço-carbono sobrepostos - ANODO
Anéis de vedação e de isolamento elétrico
Obras existentes!
Equipamento manual de torção para
expansão dos anéis
contra a parede do furo no concreto de
cobrimento
SENSOR GALVÂNICO
sensor embutido no concreto por meio de furo na
camada de cobrimento da armadura
Barra de metal nobre - CATODO
Sensor de temperatura
Sensor galvânico de anéis expansivos

13. SENSORES DE MONITORAMENTO DE
ESTRUTURAS DE CONCRETO
SENSOR DE UMIDADE

14. Concretodecobrimentoda
armadura
Monitoramento do perfil de umidade do concreto de cobrimento
da armadura
Sensor de umidade
Anéis de aço-inoxidável
Resistividade
entre 2 aneis adjacentes
Anéis de vedação
Avaliação do risco de corrosão
pela variação do
Perfil de umidade
Perfil de umidade muito elevado, menor deve ser o ingresso de gases (O2 e CO2) e
maior deve ser o ingresso de íons cloreto no concreto exposto ao ambiente marinho
Perfil de umidade muito elevado ou baixo, menor deve ser a taxa de
corrosão
Curvas de calibração
Obras novas!
eletrodo de temperatura
(embutido)

15. Sensor de umidade
Obras existentes!
Eletrodos embutidos no
concreto
barra de grafite
Armadura
Medição da Resistividade:
entre os 2 eletrodos ou entre 1 eletrodo e a armadura
Especialmente para a avaliação
da eficiência contra o ingresso da
umidade de pinturas superfícies
e de reparos do concreto

16. SENSORES DE MONITORAMENTO DE
ESTRUTURAS DE CONCRETO
SENSOR DE TAXA DE CORROSÃO

17. Guard-rings
(p/ confinamento da corrente)
Concreto
Contato elétrico
c/ armadura
Contra eletrodo - CE
Monitoramento do risco de corrosão pela avaliação da taxa
instantânea de corrosão da armadura
Eletrodo de referência - ER
(Mn/MnO2)
Eletrodo de trabalho - ET
armadura
Superfíciedoconcreto
Sensor
Técnica de resistência de polarização - 3 eletrodos
terminal de aquisição e armazenamento dos dados
c/ transmissão remota ou conexão com PC
barra de aço inoxidável

18. Outros parâmetros monitorados:
Potencial de circuito aberto: barra de aço-carbono / eletrodo de referência
Resistividade ôhmica concreto: barras de aço inoxidável (Wenner four electrode)
Teor de íons cloreto no concreto: eletrodo seletivo -Ag/AgCl / eletrodo de referência
Obras novas!
Eletrodo de trabalho - ET
Eletrodo de referência - ER
Contra eletrodo – CE
tela de aço inoxidável
Terminal de aquisição e armazenamento dos dados
c/ transmissão remota ou conexão com PC
Monitoramento do risco de corrosão pela avaliação da taxa instantânea de
corrosão de barra do sensor
Técnica de resistência de polarização - 3 eletrodos
Eletrodo seletivo - Ag/AgCl
Barras de aço inoxidável

19. Técnica de impedância eletroquímica - 2 eletrodos
Eletrodo de referência/contra eletrodo
Sensor
posicionado sobre a armadura
antes da concretagem.
barra de aço-carbono
Na superfície do concreto:
terminal de aquisição e armazenamento dos dados c/
transmissão remota ou conexão com PC
Eletrodo de trabalho
barra de aço-carbono
Monitoramento do risco de corrosão pela avaliação da taxa instantânea de
corrosão de barra do sensor
Obras novas!

20. icorr < 0,1 µA/cm2
taxa de corrosão desprezível - estado passivo da armadura
Avaliação da taxa de corrosão instantânea
Técnica de impedância eletroquímica com medição:
Corrente e tensão de polarização entre ET e CE, eliminando a
interferência do ER na determinação da corrente.
Técnica de resistência de polarização com medição:
Corrente de polarização entre ET e CE.
Tensão de polarização do ET pelo ER.
Eletrodo de
trabalho -
ET
Eletrodo de
referência -
ER
Contra eletrodo
-
CE
Metodologia:
3 eletrodos:
2 eletrodos:
Fuga de corrente
Interferência no eletrodo de
referência na corrente
Corrente de Polarização
Rp
B
icorr B= adota-se o valor de 26 mV
Rp = calculado
icorr > 1 µA/cm2
taxa de corrosão significativa - estado ativo de corrosão

21. Obrigado pela atenção!