Avaliação da difusividade de íons cloretos em estruturas de concreto armado considerando fatores ambientais e decorrentes das ações externas: uma aplicação na estimativa determinística e probabilística do tempo de início de corrosão

Abstract

Esta pesquisa estuda o processo mecânico da difusividade de íons cloretos (Cl¯ íons) em estruturas de concreto armado. Quatro objetivos são definidos para obter uma melhor estimativa do coeficiente de difusão (ou difusividade), que é o parâmetro chave para calcular a concentração de íons cloretos no interior de elementos de concreto armado. Foram analisados diferentes fatores que interferem na difusão, bem como na determinação do tempo de início de corrosão. Dois tipos de abordagem foram adotados: uma de tipo determinística e outra de tipo probabilística. Esta última auxilia o processo de tomada de decisão durante a fase de projeto. As análises desenvolvidas são analíticas e numéricas. Foi introduzida uma função que considera a largura da fissuração e uma função genérica que simula as diferentes tendências da difusividade correlacionada à ação de uma carga externa. Os resultados mostram como a difusividade depende fortemente do estado de tensão-deformação do concreto e da presença das fissurações. Estas dependências são geralmente muito pouco exploradas na literatura. Além disso, o conteúdo de íons cloretos, para uma difusividade variável no tempo, assume valores mais baixos do que para uma difusividade constante. Vários cenários foram avaliados para estimar a durabilidade das estruturas, com a obtenção das estatísticas do tempo de início de corrosão para cada um desses cenários. Os resultados fornecem avanços aos trabalhos encontrados na literatura.

This research studies the mechanical process of the chloride ions (Cl¯ ions) diffusion in reinforced concrete structures. Four goals have been defined to obtain a good estimation of the diffusion coefficient (or diffusivity), which is the key parameter for calculating the concentration of chloride ions in the reinforced concrete elements. Different factors have been analysed that affect the diffusion, as well as the determination of the corrosion initiation. Two approaches have been adopted: deterministic and probabilistic approach. Probabilistic approach assists the decision-making process during the design phase. The analyses have been developed by analytical and numerical form. A function has been introduced to consider the crack width and another generic function has been introduced to simulate the different trends of the diffusivity correlated to the actions of external loads. Results show how the diffusivity strongly depends on the stress-strain state of the concrete and the presence of cracks. These dependencies are generally very little explored in the literature. In addition, the content of chloride ions, for a time-varying diffusivity, assumes lower values than for a constant diffusivity. Several scenarios have been evaluated to estimate the durability of the structures obtaining statistic parameters of the corrosion initiation for each scenario. Results provide advances with respect the papers found in the literature