Realcalinização do concreto sujeito à carbonatação: Revisão sistemática da literatura sobre os métodos de tratamento, eficácia e mecanismos da reação

Moraes, Maryah Costa de; Cascudo, Oswaldo; Oliveira, Andrielli Morais de; Carasek, Helena

doi:10.1590/1517-7076-RMAT-2024-0240

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Sumário

Artigos • Matéria (Rio J.) 29 (3) • 2024 • https://doi.org/10.1590/1517-7076-RMAT-2024-0240 copiar

Realcalinização do concreto sujeito à carbonatação: Revisão sistemática da literatura sobre os métodos de tratamento, eficácia e mecanismos da reação

Concrete realkalization subject to carbonation: Systematic review of the literature on treatment methods, efficacy and reaction mechanisms

Autoria SCIMAGO INSTITUTIONS RANKINGS

RESUMO

A realcalinização química (RAQ) e a realcalinização eletroquímica (RAE) são procedimentos utilizados como reparo de estruturas em concretos sujeitos à corrosão nas armaduras por ação da carbonatação. A premissa é elevar o pH da solução do poro do concreto, com o intuito de reestruturar o filme passivo das armaduras. A RAE é aplicada em estruturas a 40 anos e apresenta eficácia na reestruturação desta película. Já a RAQ é um método pouco abordado no meio cientifico. Este trabalho sintetiza informações, através de uma Revisão Sistemática da Literatura (RSL) com a técnica de snowballing, foram aderidos 24 trabalhos dos quais levantou-se os principais métodos de aplicação, soluções alcalinas e reações físico-químicas. Foi realizada uma análise comparativa entre a RAE e a RAQ, apesar de serem governados por mecanismos diferentes ambos foram eficazes em um período de tempo de 15 dias para reestabelecer o pH superior a 12, sendo também capazes de reestruturar o filme passivo das armaduras em sistemas com perda de massa decorrentes da corrosão abaixo de 0,25%. As principais lacunas da literatura são referentes aos mecanismos de reação da RAQ, alterações nas propriedades do concreto, duração de ambos os tratamentos e maior pré-disposição a reação álcali-agregado após o tratamento.

Palavras-chave:
Concreto Armado; Corrosão; Carbonatação; Realcalinização Química; Realcalinização Eletroquímica

ETAPA	CRITÉRIOS DE INCLUSÃO
Leituras de títulos e resumos	Aderência ao tema
Leitura na íntegra	Descrição do método de tratamento adotado
	Eficácia e duração do tratamento
	Análises por métodos eletroquímicos
	Análises microestruturais
	Mecanismos de reação
Relevância científica	Periódicos > normatizações > livros > teses > dissertações > congressos > produtos comerciais

ETAPA DE FILTRAGEM	QUANTIDADE
ETAPA DE FILTRAGEM	PORTFOLIO SEMINAL	SNOWBALLING
Resultado das buscas	292	39
Duplicados	75	7
Excluídos por título	150	7
Excluídos por resumo	35	1
Excluídos por relevância científica	6	11
Documentos não disponíveis	8	7
Portfólio	18	6

AUTORES	CORRENTE ELÉTRICA	TIPO DE MALHA	SOLUÇÃO ALCALINA	SUSTENTAÇÃO DO ELETRÓLITO	DURAÇÃO DO TRATAMENTO
BANFILL [³⁷[37] BANFILL, P., “Re-alkalisation of carbonated concrete – effect on concrete properties”, Construction & Building Materials, v. 11, n. 4, pp. 255–258, 1997. doi: http://doi.org/10.1016/S0950-0618(97)00045-7. https://doi.org/10.1016/S0950-0618(97)00... ]	1,0 A/m²	Titânio	Na₂CO₃	Parcialmente imerso	–
YEIH e CHANG [¹¹[11] YEIH, W., CHANG, J., “A study on the efficiency of electrochemical realkalisation of carbonated concrete”, Construction & Building Materials, v. 19, n. 7, pp. 516–524, 2005. doi: http://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2005.01.006. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.20... ]	0,8 A/m² 1,2 A/m² 2 A/m²	Titânio	Na₂CO₃ (1M)	–	7, 14 e 21 dias
CASTELLOTE et al. [³⁴[34] CASTELLOTE, M., LLORENTE, I., ANDRADE, C., et al., “In-situ monitoring the realkalisation process by neutron diffraction: Electroosmotic flux and portlandite formation”, Cement and Concrete Research, v. 36, n. 5, pp. 791–800, 2006. doi: http://doi.org/10.1016/j.cemconres.2005.11.014. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2005... ]	72 V	Titânio	Na₂CO₃ (1M)	–	–
TONG et al. [¹³[13] TONG, Y., BOUTEILLER, V., MARIE-VICTORIE, E., et al., “Efficiency investigations of electrochemical realkalisation treatment applied to carbonated reinforced concrete — Part 1: sacrificial anode process”, Cement and Concrete Research, v. 42, n. 1, pp. 84–94, 2012. doi: http://doi.org/10.1016/j.cemconres.2011.08.008. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2011... ]	0,40 a 1,86 mA/m²	Ânodo de sacrifício – Alumínio	Na₂CO₃ (1M)	Polpa de celulose	33 dias
BERTOLINI et al. [³⁸[38] BERTOLINI, L., CARSANA, M., RADAELLI, E., “Conservation of historical reinforced concrete structures damaged by carbonation induced corrosion by means of electrochemical realkalisation”, Journal of Cultural Heritage, v. 9, n. 4, pp. 376–385, 2008. doi: http://doi.org/10.1016/j.culher.2008.01.006. https://doi.org/10.1016/j.culher.2008.01... ]	0,8 A/m²	Aço galvânico; Titânio	Na₂CO₃ (1M)	Polpa de celulose	17 dias
ARAÚJO [⁹[9] ARAÚJO, F.W.C., “Estudo da repassivação da armadura em concretos carbonatados através da técnica de realcalinização química”, Tese de D.Sc., Universidade de São Paulo, São Paulo, 2009.]	1,0 A/m²	Aço inoxidável	Na₂CO₃ KOH Ca(OH)₂	Uma face imersa	14 dias
GONZÁLEZ et al. [³⁹[39] GONZÁLEZ, F., FAJARDO, G., ARLIGUIE, G., et al., “Electrochemical realkalisation of carbonated concrete: an alternative approach to prevention of reinforcing steel corrosion”, International Journal of Electrochemical Science, v. 6, n. 12, pp. 6332–6349, 2011. doi: http://doi.org/10.1016/S1452-3981(23)19684-2. https://doi.org/10.1016/S1452-3981(23)19... ]	1,0 A/m²	Titânio	Na₂CO₃ (1M); K₂CO₃ (1M);	Parcialmente imerso	20 dias
RIBEIRO et al. [¹²[12] RIBEIRO, P., MEIRA, G., FERREIRA, P., et al., “Electrochemical realkalisation of carbonated concretes – Influence of material characteristics and thickness of concrete reinforcement cover”, Construction & Building Materials, v. 40, pp. 280–290, 2013. doi: http://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2012.09.076. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.20... ]	2,0 A/m²	Titânio	Na₂CO₃ (1M)	Imerso	8 a 18 dias
FRANZONI et al. [⁴⁰[40] FRANZONI, E., VARUM, H., NATALI, M.E., et al., “Improvement of historic reinforced concrete/mortars by impregnation and electrochemical methods”, Cement and Concrete Composites, v. 49, pp. 50–58, 2014. doi: http://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2013.12.013. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.201... ]	1,0 A/m² e 2,0 A/m²	Gaiola metálica	Na₂CO₃ (1M)	Parcialmente imerso	72 h e 48 h, em função da corrente
AGUIRRE et al. [⁴¹[41] AGUIRRE, A.M., GUTIÉRREZ, R.M.D., RESTUCCI, J.P., et al., “Study of a repair technique in carbonated blended mortars: electrochemical re-alkalization”, Dyna, v. 83, n. 196, pp. 93–99, 2016. doi: http://doi.org/10.15446/dyna.v83n196.49249. https://doi.org/10.15446/dyna.v83n196.49... ]	1,0 A/m²	Aço galvanizado	Na₂CO₃ (1M)	Polpa de celulose	15 dias
AGUIRRE-GUERRERO e GUTIÉRREZ [¹⁴[14] AGUIRRE-GUERRERO, A., GUTIÉRREZ, R., “Efficiency of electrochemical realkalisation treatment on reinforced blended concrete using FTIR and TGA”, Construction & Building Materials, v. 193, pp. 518–528, 2018. doi: http://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.10.195. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.20... ]	1,0 A/m²	Aço inoxidável	Na₂CO₃ (1M)	Fibra de celulose	7, 15 e 21 dias
ZHU et al. [⁴²[42] ZHU, P., ZHANG, J., QU, W., “Long-term effects of electrochemical realkalization on carbonated concrete”, Frontiers of Structural and Civil Engineering, v. 14, n. 1, pp. 127–137, 2020. doi: http://doi.org/10.1007/s11709-019-0583-x. https://doi.org/10.1007/s11709-019-0583-... ]	3,0; 5,0 e 10,0 A/m²	Malha de aço	Na₂CO₃ (1M)	–	14 e 28 dias
UEDA et al. [¹⁹[19] UEDA, T., TAKAHASHI, H., NANASAWA, A., et al., “Influence of degree of deterioration and electrolyte solution on repair effect of realkalization for reinforced concrete”, Journal of Advanced Concrete Technology, v. 19, n. 9, pp. 988–998, 2021. doi: http://doi.org/10.3151/jact.19.988. https://doi.org/10.3151/jact.19.988... ]	1,0 A/m²	Titânio	K₂CO₃ (1,5 M); Li₂CO₃ (0,18 M);	Imerso	14 dias
PAAT ESTRELLA et al. [¹⁵[15] PAAT ESTRELLA, J.D.L.A., MIAM CUEVAS, J.A., BANDALA, E.E., et al., “Electrochemical re-alkalinization applied to carbonated concrete beams samples under the criteria of three standards”, Revista ALCONPAT, v. 12, n. 3, pp. 347–361, 2022. doi: http://doi.org/10.21041/ra.v12i3.619. https://doi.org/10.21041/ra.v12i3.619... ]	1,0; 2,0 e 4,0 A/m²	Malha de aço galvanizado	Aço galvanizado	Parcialmente imerso	7 a 28 dias

AUTORES	MATERIAL	CARBONATAÇÃO	SOLUÇÃO E CONCENTRAÇÃO (mol/L)	APLICAÇÃO	PERÍODO PARA REALCALINIZAÇÃO
TEIXEIRA [⁴⁵[45] TEIXEIRA, F.A., “Realcalinização do concreto carbonatado empregando solução rica em álcalis”, Tese de M.Sc., Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2002.]	Argamassa a/c = 0,4 CP I–S; CP II–F; CP III; CP IV; CP V-ARI	Carbonatação em câmara de CO₂	Na₂CO₃ (1,89M)	2 dias imerso e 5 dias de secagem (T = 25°C; UR = 50%)	Para realcalinizar 2,5 cm de 5 a 15 dias;
ARAÚJO [⁴⁶[46] ARAÚJO, F.W.C., “Contribuição à viabilização da técnica de realcalinização do concreto carbonatado através da absorção/difusão de soluções alcalinas”, Tese de M.Sc., Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2004.]	Argamassa a/c = 0,5	Carbonatação em câmara de CO₂	Na₂CO₃ (0,94M); KOH (2,67M); Tripla1;	2 dias imerso e 5 dias de secagem (T = 25°C; UR = 50%)	Para realcalinizar 2,5 cm de 28 a 63 dias;
SÁ [⁴⁸[48] SÁ, R., “Influência da realcalinização por meio da absorção/difusão de soluções alcalinas na resistência à compressão do concreto, na aderência de tintas e vernizes e na repassivação da armadura”, Tese de M.Sc., Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2006.]	Argamassa a/c = 0,5	Carbonatação em câmara de CO₂ por 42 d (profundidade carbonatação = 2,5 cm)	Na₂CO₃ (0,94M); KOH (2,67M); Tripla1;	2 dias imerso e 5 dias de secagem (T = 25°C; UR = 50%)	Para realcalinizar 2,5 cm: 34 dias com KOH; 59 dias com tripla; 73 dias com Na₂CO₃;
MOREIRA [⁴⁷[47] MOREIRA, C., “Realcalinização de estruturas de concreto carbonatado com utilização de gel saturado de solução alcalina”, Tese de M.Sc., Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2006.]	Concreto a/c = 0,7	Carbonatação em câmara de CO₂ por 180 dias (até despassivar)	Tripla²	Imersão	Para realcalinizar 1,5 cm: 5 dias imerso; 7 dias com gel saturado;
ARAÚJO [⁹[9] ARAÚJO, F.W.C., “Estudo da repassivação da armadura em concretos carbonatados através da técnica de realcalinização química”, Tese de D.Sc., Universidade de São Paulo, São Paulo, 2009.]	Concreto a/c = 0,65	Carbonatação acelerada: CO₂ = 10%; T = 23°C; UR = 75%;	Na₂CO₃ (1M); KOH (2,5M); Ca(OH)₂ (Saturada);	2 dias imerso e 3 dias de secagem (Estufa T = 40°C)	Para realcalinizar 1,5 cm: 63 dias com Na₂CO₃; 47 dias com KOH;
RÉUS [⁵⁰[50] RÉUS, G., “Realcalinização química como meio de recuperação de estruturas de concreto armado carbonatadas”, Tese de M.Sc., Universidade Federal do Paraná, Curitiba, 2017.]	Concretos com variadas adições (CCA, SA, Fíler e MK) e a/c = 0,7;	Carbonatação acelerada por 18 semanas: CO₂ = 5%; T = 40°C; UR = 60%	NaOH (3,75M); KOH (2,67M); Ca(OH)₂ (Saturada); Tripla1	Imersão; Manta; Spray; Trincha; (5 demãos, de 30 min)	Para realcalinizar 1,6 cm: 14 dias com KOH; 31 dias com NaOH, Tripla e Comercial;
RÉUS [¹⁶[16] RÉUS, G.C., “Elevação da alcalinidade do concreto e restauração da camada de passivação do aço por meio da realcalinização química”, Tese de D.Sc, Universidade Federal do Paraná, Curitiba, 2022.]	Concretos com variados tipos de cimento (CP II–F, CP II-Z, CP IV e CP V-ARI) e a/c = 0,7;	Carbonatação acelerada: CO₂ = 5%; T = 23°C; UR = 65%	KOH (2,67); NaOH (3,75M); Na₂O.SiO₂; Tensoativo (ácido sulfônico); Pré-tratamento com H₂SO₄;	Imersão	Para realcalinizar 1,5 cm: de 16 a 36 dias A utilização de tensoativo ou pré-tratamento não foi eficiente, assim como Na₂O.SiO₂.

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[1] Autor Responsável: Maryah Costa de Moraes, e-mail: maryahcmoraes@gmail.com, andriellimorais@ufg.br, ocascudo@ufg.br, hcarasek@ufg.br