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188 IBRACON Structures and Materials Journal • 2013 • vol. 6 • nº 2
Cathodic protection for concrete structures
mico no metal. Com tais possíveis consequências, não é usual a
aplicação de potenciais muito negativos em estruturas de concreto
atmosféricas, principalmente nas protendidas.
O princípio de proteção catódica que se aplica em estruturas de
concreto pode ser entendido por meio da compreensão do me-
canismo da ocorrência da corrosão por pite, resultante do ataque
de íons cloreto ao aço. Nesse caso, o controle da corrosão é feito
pela repassivação do pite ou pela diminuição da sua nucleação.
A corrosão por pite ocorre em valores de potenciais maiores do
que os potenciais característicos, denominado potencial de pite
(Ep). Uma vez que a corrosão por pite é iniciada, esta pode se
propagar em potenciais mais negativos que Ep. Para interromper
a propagação do pite é necessário alcançar um potencial mais
abaixo, conhecido como potencial de repassivação ou potencial
de proteção de pite (Eprot). Os valores de Ep e Eprot dependem de
vários fatores, incluindo teor de cloretos, pH, temperatura e tipo de
cimento. Dentre estes fatores, o teor de cloretos e o pH do concre-
to são os mais importantes, a saber:
n quanto maior o teor de cloretos, menores são os valores de Ep
e de Eprot;
n quanto menor o valor de pH, menores são os valores Ep e de
Eprot.
Segundo Bertolini e colaboradores [6], no concreto Ep varia dentre
-259 mV (ECSC - eletrodo de cobre / sulfato de cobre) e -459 mV
(ECSC) e Eprot dentre -559 mV (ECSC) e -809 mV (ECSC). Em
geral, Ep é da ordem de 300 mV mais positivo do que Eprot. A influ-
ência do teor de cloretos e do potencial do aço, em concreto com
pH elevado, nas condições de corrosão das armaduras pode ser
observada na Figura 2, elaborada por Pedeferri [5]: na zona A o
pite se inicia e propaga; zona B o pite não se inicia, mas pode se
propagar; zona C o pite não se inicia e nem se propaga; zona D
e E a evolução do hidrogênio ocorre. Com base na Figura 2 e no
conhecimento dos critérios da proteção (EN 12696 [7]; Pedeferri
[5]) pode-se concluir que:
n estruturas novas integras ou contaminadas por cloretos,
sem corrosão: o concreto está alcalino e a armadura passi-
va, sem pites. Nessas condições, a proteção catódica tem por
objetivo manter o potencial abaixo do potencial Ep (zona B
da Figura 2). Deste modo, quando a contaminação do cloreto
atingir níveis críticos, o metal permanecerá passivo sem nucle-
ação de pites. O objetivo neste caso é de prevenção da cor-
rosão. A densidade de corrente típica para esta condição fica
entre 0,2 mA/m2 e 2 mA/m2 (em relação à área da armadura).
A variação se deve a diversos fatores, como a resistividade
elétrica do concreto e o nível de contaminação por cloretos;
n estrutura com corrosão induzida por cloretos: o concreto
está alcalino e a armadura apresenta ruptura localizada da ca-
mada passiva, i.e, com pites nucleados. Nessas condições, a
proteção catódica tem por objetivo abaixar o potencial para va-
lores inferiores ao do potencial Eprot. Assim, os pites formados
serão repassivados e não haverá formação de novos pites.
Em concreto protendido, a armadura deve, necessariamente,
ser mantida na zona C da Figura 2. Em concreto armado, o
potencial pode ser mantido na zona C ou D. Quando somente
a diminuição da taxa de corrosão é desejada, pode-se aplicar
valores para manter a armadura na parte mais inferior da zona
B. A densidade de corrente de proteção típica para estas con-
dições varia entre 2 mA/m2 e 20 mA/m2 (em relação à área da
armadura). Esta variação é devido a diversos fatores, como os
ou seja, de potencial mais negativo (proteção por anodo de sacri-
fício). Em qualquer dos dois métodos, o suprimento de corrente
contínua deve ser adequado para a polarização negativamente a
interface aço/concreto.
Classicamente, a proteção catódica leva o potencial da interface
aço/meio ao domínio de imunidade do ferro/água do diagrama de
Pourbaix ou a um potencial muito próximo a este domínuo. Em
estruturas de concreto, este conceito pode ser aplicado somente
para aquelas em condição submersa ou enterrada. Em estruturas
atmosféricas, o conceito é diferenciado. Para entender melhor,
considere a Figura 1, que apresenta o diagrama de Pourbaix.
Pela Figura 1, observa-se que, em potenciais elevados, o aço
mantém-se no estado passivo em torno de pH 13, que é o usual
em concreto íntegro. O estado passivo é devido à presença, na
superfície do aço, de um filme de óxidos que é composto de Fe3O4
ou Fe2O3. No entanto, o aço só está imune à corrosão quando o
potencial da interface aço/concreto é levado a valores abaixo do
potencial de equilíbrio da reação Fe3O4 + 8H+ + 8e - ž 3Fe + 4 H2O
(Ponto 1 da Figura 1).
O potencial de imunidade inicia-se em torno de -900 mV (EH,
eletrodo de hidrogênio). Nesse potencial há o favorecimento da
redução do hidrogênio (2H+ + 2e- ž H2; Ponto 2 da Figura 1) e da
redução do oxigênio (O2 + 2H2O + 4e- ž 4OH-; Ponto 3 da Figura
1). A redução do oxigênio também ocorre no domínio da passiva-
ção, característico do aço embutido no concreto (faixa chamada
de Ecorr na Figura 1).
Ao longo do tempo da manutenção do potencial da interface aço/
concreto no domínio da imunidade, ambas as reações apresen-
tadas determinam um progressivo aumento da alcalinidade do
concreto, o que pode resultar na sua degradação caso este con-
tenha agregados reativos (reação álcali/agregado). Além disso,
o aumento do volume de hidrogênio formado devido à reação
2H+ + 2e- ž H2 pode prejudicar a aderência aço/concreto. No caso
de concreto protendido, essa condição pode causar trincamento
de aços de alta resistência devido à penetração do hidrogênio atô-
Figura 2 – Ilustração esquemática do comportamento
do aço em concreto contaminado com cloretos
e em diferentes potenciais a 20°C (Pedeferri [5])