Deterioração química e biológica do concreto (Trabalho de disciplina de mestrado) - revisão bibliográfica

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA 
FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL 
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL 
PV014 – Avaliação e Durabilidade das Estruturas. 
PROF.: Turíbio José da Silva 
 
 
 
Elaborado por: 
 
Luana Ferreira Borges 
Rafael Cavalcante Soto 
 
 
 
 
 
 
DETERIORAÇÃO QUÍMICA E BIOLÓGICA DO CONCRETO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
UBERLÂNDIA, MINAS GERAIS 
MAIO DE 2015 
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA 
FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL 
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL 
PV014 – Avaliação e Durabilidade das Estruturas. 
PROF.: Turíbio José da Silva 
 
 
 
 
 
 
 
 
DETERIORAÇÃO QUÍMICA E BIOLÓGICA DO CONCRETO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Trabalho apresentado como requisito parcial para 
avaliação na disciplina PV014 – Avaliação e 
Durabilidade das Estruturas, sob orientação do 
docente Turíbio José da Silva. 
 
 
 
 
 
 
 
UBERLÂNDIA 
MINAS GERAIS – BRASIL 
MAIO DE 2015. 
 
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SUMÁRIO 
1 INTRODUÇÃO ......................................................................................................... 3 
2 DETERIORAÇÃO QUÍMICA DO CONCRETO ........................................................ 4 
2.1 ESTUDOS E EXEMPLOS DE DETERIORAÇÃO QUÍMICA DO CONCRETO20 
3 DETERIORAÇÃO BIOLÓGICA DO CONCRETO ................................................. 34 
3.1 ESTUDOS E EXEMPLOS DE DETERIORAÇÃO BIOLÓGICA DO 
CONCRETO .......................................................................................................... 39 
4 CONCLUSÕES ...................................................................................................... 53 
REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 54 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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1 INTRODUÇÃO 
 
O concreto armado é um dos materiais mais utilizados do mundo. Seu uso ganhou 
espaço e credibilidade. De acordo com Lapa (2008), no Brasil, a maioria das estruturas 
foi, e ainda é executada com concreto armado. Porém, o material pode apresentar 
problemas de deterioração devido ao surgimento de manifestações patológicas. 
Souza e Ripper (1998) afirmam que a primeira preocupação em relação a estabilidade 
das estruturas deve ser com as patologias (defeitos e sintomas patológicos), pois de 
nada serve que uma estrutura seja estável por apenas um curto período de tempo, 
pois se tornaria economicamente inviável. 
 
Segundo Mehta e Monteiro (2008), nenhum material é propriamente durável, ou seja, 
as propriedades e microestrutura mudam com o tempo como resultado de interações 
ambientais. O fim da vida útil de uma estrutura é alcançado quando suas 
propriedades, sob determinadas condições de uso, se deterioraram de tal forma que 
a continuação de utilização da estrutura não seja econômica e segura (MEHTA, 
MONTEIRO, 2008). 
 
As causas dos danos nas estruturas podem estar relacionadas ao processo 
construtivo, planejamento e cálculo, materiais, construção ou manutenção (AGUADO 
et al., 1996 apud SANTOS, 2003). Os danos podem ser por ações químicas, físicas, 
mecânicas, biológicas (AGUIAR, 2006; KULISCH, 2011; LAPA, 2008; SANTOS, 2003; 
SOUZA e RIPPER,1998) ou ainda eletromagnéticas (AGUIAR, 2006; FERREIRA, 
2000; LAPA, 2008). Ferreira (2000) afirma que os agentes degradantes se definem 
como um grupo de fatores que podem afetar o desempenho do material de 
construção, um componente ou seu sistema. Na maioria das vezes, a deterioração do 
concreto ocorre como uma combinação de fatores externos e internos (FERREIRA, 
2000; LAPA, 2008). Mehta e Monteiro (2008) também afirmam que, na prática, a 
deterioração do concreto raramente se dá por apenas uma única causa. O estudo das 
ações que podem comprometer o desempenho das estruturas contribui para a adoção 
de medidas preventivas e também de recuperação. 
 
4 
 
O objetivo deste trabalho é fazer uma revisão bibliográfica sobre as deteriorações 
química e biológica do concreto. Pretende-se conceituar e definir os casos principais 
para estes tipos de deterioração. Por fim, apresenta-se exemplos e estudos já 
realizados sobre o tema abordado. 
 
 
2 DETERIORAÇÃO QUÍMICA DO CONCRETO 
 
O esquema apresentado na Figura 2.1 contém os principais casos de deterioração 
química do concreto armado. A figura foi elaborada pelos próprios autores, que 
levantaram, na bibliografia sobre o tema, os principais casos de deterioração química 
do concreto. Estes casos serão definidos a seguir. Destaca-se, porém, que neste 
trabalho não se tem o objetivo de detalhar e apresentar estudos sobre a reação álcali-
agregado, que será descrita de maneira sucinta. 
 
 
Figura 2.1: Principais casos de deterioração química do concreto armado. 
Fonte: Próprios autores. 
 
As reações químicas que provocam a degradação do concreto podem ser entre 
agentes agressivos presentes no ambiente externo e os constituintes da pasta de 
cimento ou podem resultar de reações internas, tipo reação álcali-agregado, ou da 
reação da hidratação retardada CaO e MgO cristalinos, se presentes em quantidades 
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excessivas no cimento Portland, ou ainda, da corrosão eletroquímica da armadura do 
concretO (DNIT, 2006). 
 
“O ingresso de substâncias dissolvidas do meio ambiente pode induzir várias formas 
de deterioração química através das reações com a pasta de cimento ou os 
constituintes dos agregados.” (FERREIRA, 2000, p.3.20, tradução nossa). 
 
Segundo Ferreira (2000), a maior parte dos problemas resultantes de ataques 
químicos surgem de fluidos penetrando para o interior dos poros do concreto. Os 
fluidos agressivos podem penetrar no concreto de três maneiras: 
 
 Difusão: Resulta da diferença de concentrações iônicas entre um fluido 
externo agressivo e o fluido interno nos poros do concreto. A penetração 
neste caso acontece por difusão. 
 Pressão hidrostática: diferença na pressão dos fluidos em superfícies 
opostas de um elemento estrutural. A penetração resulta do fluxo 
hidráulico. 
 Forças capilares: o meio líquido penetra nos poros do concreto devido 
a um mecanismo capilar. (FERREIRA, 2000, p.3.21, tradução nossa). 
 
“As reações químicas se manifestam através de efeitos físicos nocivos, como aumento 
da porosidade e permeabilidade, diminuição da resistência, fissuração e lascamento” 
(MEHTA; MONTEIRO, 2008, p. 157). 
 
 
 Ataque por ácidos 
 
Não é usual o contato de concreto com ácidos em altas concentrações. Já a ação de 
chuvas ácidas nos grandes centros e em áreas industriais é mais frequente. Os ácidos 
atuam sobre o concreto destruindo seu sistema poroso e produzindo uma 
transformação completa na pasta de cimento endurecida. Com isso, tem-se uma 
perda de massa e consequentemente, a redução da seção de concreto. Esta perda 
acontece em camadas sucessivas a partir da superfície exposta, sendo a velocidade 
de degradação proporcional à quantidade e concentração do ácido em contato com o 
concreto (ANDRADE, 2003 apud LAPA, 2008). Apesar de todos os componentes do 
cimento serem suscetíveis a este ataque, normalmente o hidróxido de cálcio é alvo de 
um ataque vigoroso (FERREIRA, 2000). 
6 
 
 
Em ambientes úmidos, o gás carbônico (CO2), dióxido de enxofre (SO2) e outros gases 
ácidos atacam o concreto, dissolvendo e removendo parte da pasta de cimento 
endurecido (FERREIRA, 2000; LAPA, 2008). O ataque ocorre em valores de pH 
próximos a 6,5 (LAPA, 2008). O concreto de cimento Portland fica em desequilíbrio 
quando está em contato com ambiente ácido. Valores de pH abaixo de 6 são nocivosao concreto (MEHTA; MONTEIRO, 2008). Mehta e Monteiro (2008) destacam que, 
quando a água marinha ou subterrânea possui pH maior ou igual a 8, a concentração 
de CO2 livre normalmente é insignificante. Segundo os autores, quando o pH é menor 
que 7, a concentração de CO2 pode ser nociva. Ferreira (2000) destaca que as águas 
ácidas devido a presença de dióxido de carbono, ácidos orgânicos ou inorgânicos são 
mais agressivas. 
 
Os concretos também são atacados por águas contendo CO2 livre em 
terrenos pantanosos, com pH em torno de 4,4, e pelas águas puras com 
pouco CO2. As tubulações com esgotos sofrem deteriorações acentuadas 
quando os compostos de enxofre são transformados em H2S por bactérias 
anaeróbicas. 
Este agente, mesmo não sendo agressivo, sofre oxidação pelas bactérias 
aeróbicas, dando como produto final o ácido sulfúrico, sendo que o ataque se 
processa acima do nível do líquido. O cimento se dissolve gradativamente e 
degrada o concreto. (LAPA, 2008, p. 17). 
 
“As soluções ácidas contendo ânions, que formam sais solúveis de cálcio, são 
encontradas frequentemente em ambientes industriais” (MEHTA; MONTEIRO, 2008, 
p.159). “As soluções ácidas minerais (sulfúrico, hidro clórico, nítrico e fosfórico) e 
orgânicas (lático, acético, fórmico, tânico, propiônico, entre outros) são as mais 
agressivas para o concreto” (FERREIRA, 2000, p. 3.21, tradução nossa). Segundo 
Mehta e Monteiro (2008), os ácidos clorídrico, sulfúrico ou nítrico podem ser 
encontrados em efluentes da indústria química. 
 
De acordo com Ferreira (2000), normalmente o ácido atacante deposita o produto da 
reação (sal) na superfície do concreto. Como exemplo, o autor apresenta o ácido 
sulfúrico, que reage com o hidróxido de cálcio produzindo sulfato de cálcio, que depois 
é depositado como gesso: 
 
OHCaSOOHCaSOH 24242 2)( 
 
 
7 
 
Mehta e Monteiro (2008) destacam que os ácidos acético, fórmico e lático são 
encontrados em muitos produtos alimentícios. De acordo com Ferreira (2000), o ácido 
lático possui efeito destrutivo na pasta de cimento, de modo que, em pavimentos de 
leitarias e fábricas de queijos acontece este tipo de ataque, agravado quando o piso 
está sujeito a uma abrasão pesada. O ácido acético também é muito severo para o 
concreto (FERREIRA, 2000). 
 
“Concretos que utilizam cimento Portland com pozolanas são mais resistentes que os 
cimentos Portland e aluminoso” (BROWNE, 1979 apud FERREIRA, 2000, p.3.23, 
tradução nossa). 
 
As superfícies de concreto sujeitas aos ataques químicos devem ser protegidas com 
pinturas de borracha, resinas epóxi e outras barreiras. O nível de proteção é bastante 
variável, mas é essencial que a barreira antiácida seja bem aderente ao concreto e 
resistente às ações mecânicas. (NEPOMUCENO, 1982 apud FALLÉ, 2012) 
 
 
 Reação álcali-agregado 
 
Conforme citado anteriormente, neste trabalho a reação álcali-agregado será descrita 
de maneira sucinta. A reação álcali-agregado ocorre quando os álcalis libertados pelo 
cimento hidratado reagem com agregados que possuem constituintes reativos. 
Geralmente ocorrem dois tipos de ataques: Reação álcali-carbonato e álcali-sílica 
(FERREIRA, 2000; MEHTA; MONTEIRO, 2008). 
 
O concreto sob reação álcali-agregado exibe em sua superfície um mapa de 
fissuras nas estruturas de concreto, que permite a entrada de mais umidade, 
acelerando ainda mais a reação. Esta reação pode passar desapercebida 
durante um período de tempo, possivelmente anos, antes que possa estar 
evidenciada. Para se confirmar a reação álcali-agregado é necessário 
exames com microscopia eletrônica (EMMONS, 1993 apud LAPA, 2008). 
 
 
 
 
 
 
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 Ataque de sulfatos 
 
Os sulfatos podem ter origem nos materiais que compõem o concreto (podem estar 
na água de amassamento, nos agregados ou no próprio cimento) ou no contato de 
concreto com solos ou águas ricas neste agente (SILVA, 1998 apud LAPA, 2008). Os 
dois principais meios de ataque por sulfatos são: reação com os produtos de 
hidratação do aluminato tricálcico não hidratado (C3A) produzindo etringita; e reação 
com o hidróxido de cálcio produzindo gipsita. (COSTA, 2004 apud LAPA, 2008). Os 
sulfatos possuem ação expansiva e podem ocasionar a fissuração do concreto devido 
sua baixa resistência a tração (COSTA, 2004 apud LAPA, 2008; MEHTA; MONTEIRO, 
2008; PRISZKULNIK, 2011; SILVA, 1998 apud LAPA, 2008). 
 
O ataque de sulfatos leva a uma fendilhação da pasta de cimento endurecido por um 
processo associado à formação de etringita, além de ocasionar perda de resistência 
e rigidez do concreto (FERREIRA, 2000). O concreto atacado por sulfatos tem uma 
aparência esbranquiçada característica. A deterioração geralmente começa nos 
cantos e arestas seguida de uma fissuração progressiva e lascamento que reduzem 
o concreto a uma condição friável ou mesmo mole (NEVILLE, 1997). A Figura 2.2 é a 
representação do ataque por sulfato de sódio. A Figura 2.3 é a representação do 
ataque por sulfato de magnésio. As Figuras 2.4 e 2.5 são representações dos 
principais produtos de reações de hidratação do cimento. A Figura 2.6 é a 
representação da etringita. Algumas vezes a etringita pode, eventualmente, 
transformar-se em monossulfato de cálcio. 
 
 
Figura 2.2: Modelo de ataque em material de base cimentícia por sulfato de sódio. 
Fonte: SOUZA, 2006 apud KULISCH, 2011, p.40. 
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Figura 2.3: Modelo de ataque em material de base cimentícia por sulfato de magnésio. 
Fonte: SOUZA, 2006 apud KULISCH, 2011, p. 43. 
 
 
Figura 2.4: Cristais de silicato de cálcio hidratado (C – S – H). 
Fonte: ALIZADEH, 2011 apud KULISCH, 2011, p.24. 
 
 
Figura 2.5: Placas hexagonais de hidróxido de cálcio. 
Fonte: ALIZADEH, 2011 apud KULISCH, 2011, p. 25. 
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Figura 2.6: Etringita (Formação de agulhas). 
Fonte: ALIZADEH, 2011 apud KULISCH, 2011, p.25. 
 
De acordo com Mehta e Monteiro (2008), a expansão pode ocorrer inicialmente sem 
qualquer dano ao concreto, mas o aumento de tensões internas ocasiona fechamento 
das juntas de expansão, deformações, deslocamentos em várias partes da estrutura, 
fissuração, lascamento e pipocamento. “Quando o concreto fissura, sua 
permeabilidade aumenta e a água agressiva penetra mais facilmente em seu interior, 
acelerando, portanto, o problema de deterioração” (MEHTA; MONTEIRO, 2008, 
p.161). 
 
Mehta e Monteiro (2008) destacam que a maioria dos solos possuem sulfatos na forma 
de gipsita (
OHCaSO 24 2
), normalmente na faixa de 0,01 a 0,05%. Segundo os 
autores, esta quantidade é inofensiva. Eles citam que concentrações maiores de 
sulfatos são devidas à presença de sulfatos de magnésio, sódio e potássio. Afirmam 
que o sulfato de amônio frequentemente está presente em terras e águas agrícolas. 
 
A presença de sulfatos solúveis é comum em áreas de operação de minas e indústrias 
químicas (principalmente sódio, cálcio e magnésio). Os sulfatos de sódio e cálcio são 
mais comuns nos solos, águas e processos industriais. Sulfatos de magnésio são mais 
raros, porém, mais destrutivos (FERREIRA, 2000; LAPA, 2008). O sulfato reage com 
o hidróxido de cálcio do cimento hidratado e o aluminato tricálcico, originando a 
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etringita e, numa escala menor, o gesso. Esta formação expande-se, exercendo 
pressão e desintegrando a pasta de cimento (FERREIRA, 2000; LAPA, 2008). A 
formação de gipsita como resultado das trocas catiônicas também pode causar 
expansão, mas tem-se notado que a deterioração por gipsita se dá através de 
procedimento que primeiro leva a diminuição do pH do sistema, perda de resistência 
e rigidez, seguida pela expansão e fissuração e, por fim, transformação do concretoem massa pastosa ou não coesiva (MEHTA; MONTEIRO, 2008). 
 
Segundo Ferreira (2000) a reação da formação de etringita é influenciada pelos 
seguintes fatores: concentração do íon sulfato; cátions presentes na solução de 
sulfato (sódio, potássio, amoníaco ou magnésio); teor de C3A do cimento; densidade, 
permeabilidade ou qualidade do concreto. 
 
Pode-se aumentar a resistência do concreto contra o ataque de sulfatos 
através da redução do fator a/c, com o uso de cimento resistente à sulfatos, 
com baixo teor de aluminato tri-cálcico, e com a introdução de proporções 
adequadas de sílica ativa e cinzas volantes. (EMMONS, 1993 apud LAPA, 
2008, p.16). 
 
O composto sulfato de magnésio cria uma camada dura e densa na superfície 
do concreto devido à deposição de hidróxido de magnésio nos poros, 
reduzindo a penetração da solução. A superfície de ruptura consiste em 
partículas granulares duras. O concreto atacado por sulfatos de sódio ou 
cálcio apresenta-se, por fim, mole e pulverulento. (FERREIRA, 2000, p.3.26, 
tradução nossa). 
 
A formação tardia de etringita é um processo expansivo considerado como uma forma 
interna de ataque de sulfatos, ocorre quando a fonte de íons sulfatos é interna 
(DIAMOND, 1999 apud FERREIRA, 2000; MEHTA; MONTEIRO, 2008). Esta ocorre 
quando se tem uma inadequada temperatura de cura e/ou armazenamento de 
cimento. Resulta na remoção dos sulfatos inicialmente presentes na pasta de cimento. 
Ocasiona expansão de volume e desenvolvimento de fendilhação geral (DIAMOND, 
1999 apud FERREIRA, 2000). Pode acontecer também quando se utiliza agregados 
contaminados com gipsita ou cimento com alto teor de sulfato (MEHTA; MONTEIRO, 
2008; PRISZKULNIK, 2011). Segundo Mehta e Monteiro (2008), a etringita formada 
por formação tardia é pouco cristalina. De acordo com Priszkulnik (2011), a cura de 
peças de concreto com temperaturas acima de 65°C pode induzir a formação de 
etringita tardia, porém, a etringita não é estável acima de 65°C, decompondo-se para 
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formar o monossulfato hidratado. Uma representação diagramática para a formação 
de etringita tardia é apresentada na Figura 2.7. 
 
 
Figura 2.7: Enfoque holístico para expansão e fissuração por formação de etringita tardia ou DEF 
(dellayed ettringite formation). 
* Collepardi apud Mehta; Monteiro (2008) levanta a hipótese de que a presença de água é necessária 
para migração iônica no interior do concreto. Outra hipótese levantada pelo autor é a de que a 
deposição de etringita ocorre dentro de microfissuras existentes, que se propagam por expansão ou 
crescimento de cristais de etringita. 
Fonte: Adaptado de Mehta; Monteiro, 2008. 
 
De acordo com Mehta e Monteiro (20008), a melhor proteção contra ataques por 
sulfato é a qualidade do cimento, especificamente a baixa permeabilidade. 
 
 
 Ataque de água pura 
 
 A água pura ou deionizada contém pouco ou nenhum teor de íons de cálcio. Quando 
essas águas entram em contato com a pasta de cimento Portland, tendem a hidrolisar 
ou dissolver e lixiviar os produtos que contém cálcio (PRISZKULNIK, 2011; MEHTA; 
MONTEIRO, 2008). O ataque por água pura geralmente é muito lento, a não ser que 
água possa atravessar continuamente a massa de concreto. A água pura decompõe 
determinados componentes do cimento através da dissolução do hidróxido de cálcio, 
e, até determinado ponto, os compostos de alumina. A lixiviação contínua apenas 
deixa um resíduo amorfo de silica hidratada, óxido de ferro e alumina (FERREIRA, 
13 
 
2000). O hidróxido de cálcio é o componente da pasta de cimento Portland hidratada 
com maior susceptibilidade à hidrólise em função de sua solubilidade relativamente 
alta na água pura (1230 mg/l) (MEHTA; MONTEIRO, 2008; PRISZKULNIK, 2011). 
 
Priszkulnik (2011) destaca que os efeitos da lixiviação incluem o aumento da 
porosidade e diminuição do teor de íons OH-. “Com o efeito da porosidade, a 
permeabilidade à água aumenta e o processo de lixiviação é acelerado” 
(PRISZKULNIK, 2011, p. 1023). 
 
Segundo Mehta e Monteiro (2008), a hidrólise da pasta de cimento continua até que 
a maior parte do hidróxido de cálcio seja eliminada por lixiviação. Isto faz com que os 
constituintes cimentícios fiquem suscetíveis a decomposição química. Além da perda 
de resistência, ocasiona efeitos estéticos indesejáveis. Geralmente o produto lixiviado 
interage com o CO2 do ar formando uma crosta esbranquiçada de carbonato de cálcio 
conhecida por eflorescência (MEHTA; MONTEIRO, 2008). 
 
Por outro lado, numa barragem, com a variação de permeabilidade em 
diversas partes, ocorrerá também a variação da pressão interna no mesmo 
sentido. A redução da resistência e o gradiente de pressão interna podem 
afetar a estabilidade de partes ou de toda a barragem (EKSTRÖM, 2001 apud 
PRISZKULNIK, 2011, p. 1023). 
 
Priszkulnik (2011) afirma que, em terrenos montanhosos, as águas de rios 
normalmente são isentas de íons dissolvidos, apresentando elevada agressividade ao 
concreto devido seu poder de dissolução. 
 
 
 Ataque de água do mar 
 
Mehta e Monteiro (2008) destacam que é importante estudar o efeito da água do mar 
no concreto, pois as estruturas costeiras estão expostas a ataques simultâneos físicos 
e químicos de deterioração. Helene (1986) apud Nakamura (2004) afirma que, em 
ambiente marinho, a velocidade de corrosão das armaduras pode ser 30 a 40 vezes 
maior que em atmosfera rural. Além disso, de acordo com Mehta e Monteiro (2008), 
os oceanos ocupam até 80% da superfície terrestre e, deste modo, várias estruturas 
estão expostas ao ataque por água do mar direta ou indiretamente (Ex: ventos que 
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carregam a névoa salina por quilômetros). Segundo Bauer apud Nakamura (2004), 
em regiões litorâneas, os sais retirados do mar por ondas e transportados pelo ar 
podem percorrer grandes distâncias e se depositarem sobre o concreto na forma de 
gotículas. De acordo com Oliveira apud Nakamura (2004), o principal problema são 
os cloretos, que possuem elevada mobilidade no interior do concreto. Estes serão 
abordados em outro tópico. Em ambientes marítimos, os agentes agressivos que mais 
atacam o concreto são os sais de magnésio e sulfatos, enquanto que os cloretos 
concorrem para a corrosão das armaduras (BATTAGIN, 2010). 
 
Pilares, estacas, tabuleiros, quebra-mares e muros de contenção de concreto 
são amplamente utilizados na construção de portos e docas. Para aliviar a 
terra das pressões do congestionamento e poluição urbanos, estruturas 
marítimas, como as plataformas flutuantes, estão sendo consideradas para a 
localização de novos aeroportos, usinas elétricas e depósitos de lixo. Muitas 
plataformas marítimas de concreto para perfuração e reservatórios de 
petróleo foram construídas nos últimos 30 anos (MEHTA; MONTEIRO, 2008, 
p.189). 
 
A maioria da água dos mares possui concentração de cerca de 3,5% de sais solúveis 
em sua composição. Além disso, possuem altas concentrações de Na+ e Cl -. 
Quantidades suficientes de Mg2+ e 
2
4SO
 para agressão de produtos de hidratação do 
cimento também estão presentes (MEHTA; MONTEIRO, 2008). “Diante da exposição 
à maresia, todos os tipos de estrutura de concreto podem sofrer ataques de cloretos, 
sulfatos e outros agentes agressivos” (NAKAMURA, 2004). 
 
Em ambientes marítimos nota-se a existência de impactos pela ação física 
de ondas que sujeitam o concreto a cargas de impacto, provocando erosão 
da superfície por desgaste e cavitação. Além disso, o concreto fica exposto 
também a ação química dos constituintes químicos da agua do mar, sujeito a 
ciclos de gelo/degelo e secagem/molhagem (FERREIRA, 2000, p.3.26, 
tradução nossa). 
 
Ferreira (2000) afirma que na zona superior e zonaentre marés há predomínio de 
deterioração física enquanto que na zona inferior, submersa, o ataque químico é 
predominante, contribuindo para perda de resistência. Este fato é representado 
através do esquema da Figura 2.8. 
 
15 
 
 
Figura 2.8: Esquema simplificado de ataque de estrutura de concreto na zona de marés. 
Fonte: BATTAGIN, 2010. 
 
Segundo Ferreira (2000), concretos produzidos com aluminato de cálcio, cimento 
super-sulfatado e com materiais cimentícios adicionais comportam-se melhor. De 
acordo com Mehta e Monteiro (2008), um concreto bem curado contendo grande 
quantidade de escória ou pozolana nos materiais cimentícios normalmente superam 
o desempenho do concreto contendo apenas cimento Portland. Nakamura (2004) 
afirma que, durante a etapa de projeto, é necessário realizar resoluções como o 
posicionamento e localização da obra em relação à orla marítima e especificações de 
materiais mais resistentes às agressividades ambientais. A autora afirma ainda que a 
durabilidade pode ser garantida com o uso de concretos impermeáveis, com baixa 
relação água-cimento, e uso de aditivos com sílica ativa para reduzir a porosidade. 
Além disso, é necessário tomar cuidados na fase de execução, com relação ao 
transporte, lançamento, adensamento e cura do concreto, bem como tratamento de 
juntas de concretagem e plano de desenforma (Nakamura, 2004). 
 
Nepomuceno (1982) apud Lapa (2008) explica que no concreto armado, a absorção 
de sal cria regiões anódicas e catódicas, resultando em uma ação eletrolítica que leva 
à corrosão das armaduras, de modo que, os efeitos da água do mar são mais sérios 
no concreto armado de que no concreto simples. Por isso, de acordo com o autor, é 
16 
 
preciso dotar as armaduras de cobrimento suficiente e utilizar concretos densos e 
impermeáveis. 
 
 
 Carbonatação 
 
O CO2 presente na atmosfera tem tendência a se combinar com as bases do cimento 
hidratado, resultando compostos com pH mais baixos (LAPA, 2008; Nakamura, 2004). 
A ação do CO2 é complexa, pois ataca e degrada todos os produtos da hidratação do 
cimento. (AMORIM, 2010; LAPA, 2008). 
 
A carbonatação pode ser representada pela equação química, de acordo com Lapa 
(2008), mais simples e importante: 
 
  OHCaCOCOOHCa 2322 
 
 
O CO2 penetra o concreto através de seus poros (AMORIM, 2010; FERREIRA, 2000; 
LAPA, 2008). Em uma segunda fase, o concreto reage com a água e, por fim, o ácido 
carbônico resultante reage com os componentes alcalinos do concreto (FERREIRA, 
2000). O Concreto possui pH da ordem de 12,5 e o desaparecimento do hidróxido de 
cálcio contribui para que este valor caia para aproximadamente 9,4, fator importante 
para a corrosão das armaduras (AMORIM, 2010; LAPA, 2008; SILVA, 1995). Ferreira 
(2000), porém, cita que o valor do pH cai de 12,6 a 13,5 para valores menores que 
9,0. Ferreira (2000) afirma que, na verdade, o agente agressivo é o ácido carbono, já 
que o gás carbônico não é reativo. 
 
A carbonatação contribui para o início da corrosão das armaduras porque o aço, no 
meio alcalino do concreto, cria uma camada fina de óxidos, a camada de passivação, 
que adere o aço fortemente ao concreto, protegendo de reações com água e oxigênio. 
Quando acontece a diminuição do pH devido a carbonatação, a camada de óxido 
protetor é eliminada, contribuindo para a ocorrência da corrosão (AMORIM, 2010; 
FERREIRA, 2000). A corrosão das armaduras devido ao processo de carbonatação é 
representada pela Figura 2.9. 
17 
 
 
Figura 2.9: Esquema simplicado de corrosão de armadura por carbonatação. 
Fonte: BATTAGIN, 2010. 
 
À medida que aumenta a relação a/c, a permeabilidade e profundidade de 
carbonatação também aumentam, devido a maior capacidade de difusão de CO2 no 
concreto (LAPA, 2008). O autor explica que cimentos mais finos podem contribuir para 
uma diminuição da carbonatação no concreto e, além disso, uma cura bem-feita 
também pode contribuir, uma vez que deficiência de cura pode causar fissuras no 
concreto, facilitando a entrada de CO2. 
 
Amorim (2010) e Miller (1987 apud Ferreira, 2000) afirmam que a carbonatação ocorre 
progressivamente, do exterior para o interior do concreto. Porém, de acordo com o 
autor, à medida que se encaminha para o interior, a velocidade se torna mais lenta. A 
velocidade de carbonatação depende da umidade relativa do concreto, que varia com 
a sua profundidade (Miller, 1987 apud Ferreira, 2000). Em condições de umidade 
constante, expressa-se a profundidade de carbonatação através da relação: 
 
tkc 
 
 
Na qual: 
c = profundidade de carbonatação, mm; 
k = coeficiente de carbonatação, mm/ano; 
t = tempo em anos. 
 
18 
 
A velocidade com que a carbonatação se desenvolve depende do teor de umidade, 
da estrutura e da umidade relativa nas imediações da estrutura (AMORIM, 2010; 
FERREIRA, 2000). De acordo com Silva (1995), em concretos de qualidade mediana 
observa-se que a velocidade da carbonatação varia entre 1 a 3 mm/ano. A umidade 
deve ser combinada com CO2 para que a carbonatação progrida (FERREIRA, 2000). 
De acordo com Silva (1995), se o concreto tiver todos os seus poros completamente 
cheios de água, o CO2 não consegue adentrar no concreto e se, ao contrário, os poros 
estiverem completamente secos, o gás carbônico não poderá ionizar-se e, caso isso 
ocorra, o processo será muito lento. Amorim (2010) afirma que valores entre 50 e 80% 
de umidade do ar favorecem o processo de carbonatação. Na tabela 2.1 apresenta-
se a variação da velocidade de carbonatação com a umidade relativa do ar de acordo 
com outro autor. 
 
Tabela 2.1: Relação entre umidade relativa do ar e velocidade de carbonatação. 
Umidade relativa do ar (%) Velocidade de carbonatação 

30 Baixa 
40 a 70 Elevada 

75 Baixa 
Fonte: Adaptado de Emmons, 1993 apud Ferreira, 2000, p. 3.29. 
 
A comprovação de área carbonatada se dá de várias formas (difração de raios X, 
análise térmica diferencial, termografia e observação microscópica). Porém, é mais 
comum a utilização de indicadores de pH a base de fenolftaleína ou timolftaleína 
(FERREIRA, 2000; LAPA, 2008). 
 
Para prevenir a carbonatação, as superfícies de concreto podem ser protegidas com 
aplicação de barreiras espessas como rebocos, revestimentos com pedras ou 
cerâmicas, além de pinturas que evitam a entrada do CO2 (LAPA, 2008). 
 
 
 Cloretos 
 
Os íons cloretos podem chegar ao concreto de diversas formas, como o uso de 
aceleradores de pega (que contêm CaCl2), impureza na água de amassamento e nos 
agregados, água do mar e maresia, sais de degelo e processos industriais 
(FIGUEIREDO, 2005 apud AMORIM, 2010; LAPA, 2008). Amorim (2010) e Ferreira 
19 
 
(2000) afirmam que o cloro pode chegar no concreto ainda através do uso de 
agregados contaminados ou da água de mistura. 
 
Os cloretos são um dos principais causadores da corrosão de armaduras, através do 
rompimento da camada de óxidos passivantes (FERREIRA, 2000; LAPA, 2008). 
Ferreira (2000) afirma que o ataque de cloretos é diferente dos demais tipos de 
deterioração química do concreto, visto que o objetivo principal é a corrosão do aço. 
Segundo o autor, o concreto vizinho é deteriorado, sendo apenas uma consequência 
da corrosão das armaduras. 
 
“Uma vez iniciada a corrosão das armaduras, forma-se uma célula eletroquímica de 
corrosão, onde as zonas corroídas funcionam como ânodo e a área restante de aço 
passivado como cátodo” (FERREIRA, 2000, p.3.31, tradução nossa). 
 
A ABNT NBR 6118 (2003), que trata do projeto de estruturas de concreto, não se 
reporta ao teor de cloretos admissível, chamando somente a atençãoquanto ao uso 
de aditivos contendo cloretos. A norma em vigência a partir de 29 de maio de 2014, a 
ABNT NBR 6118 (2014) – Versão corrigida - não permite o uso de aditivos à base de 
cloreto em estruturas de concreto, devendo ser obedecidos os limites estabelecidos 
pela ABNT NBR 12655 (2015), que trata do controle, preparo e recebimento do 
concreto. 
 
Para a determinação do teor de cloretos no concreto são utilizados diferentes 
métodos, geralmente divididos em dois grupos: medição da relação cloretos 
totais/livres e medição da relação cloretos fixos/livres. O número total de cloretos é 
soma de íons livres mais fixos. O cloreto livre existe na solução intersticial, sendo de 
fácil extração, enquanto o fixo é fortemente absorvido pelas paredes dos poros, sendo 
quimicamente ligado à matriz cimentícia, originando os cloro-aluminatos (FERREIRA, 
2000). A medição de cloretos é feita em amostras de pó retiradas do concreto, em 
diferentes profundidades da estrutura, e a análise quantitativa é feita por via química 
ou por análise de fluorescência de Raio- X (FIGUEIREDO, 2005). 
 
20 
 
2.1 ESTUDOS E EXEMPLOS DE DETERIORAÇÃO QUÍMICA DO 
CONCRETO 
 
Neste tópico são apresentados exemplos de casos de ocorrência de deterioração 
química do concreto e exemplos de estudos já realizados sobre o tema. Inicialmente, 
apresenta-se algumas fotografias sobre ocorrência de deterioração química em 
estruturas de concreto. 
 
 
Figura 2.10: Infiltração de água em subsolo acarreta perda rápida da alcalinidade do concreto, 
favorecendo ataque de cloretos e corrosão das armaduras. 
Fonte: MEDEIROS, 2010. 
 
 
Figura 2.11: Lixiviação da pasta de cimento. 
Fonte: AGUIAR, 2011 apud SANTOS, 2012, p. 45. 
21 
 
 
Figura 2.12: Ataque químico em estrutura de concreto armado de indústria química, resultando em 
uma perda de massa e redução da seção de concreto. 
Fonte: AGUIAR, 2006, p.40. 
 
 
Figura 2.13: Ataque químico por ácido sulfúrico em indústria de fertilizantes. 
Fonte: AGUIAR, 2006, p. 46. 
 
 
Figura 2.14: Ataque em indústria têxtil: Pequeno cobrimento do concreto expõe armaduras a produtos 
químicos ácidos usados para branquear tecidos em indústria têxtil. 
Fonte: MEDEIROS, 2010. 
22 
 
 
 
Figura 2.15: Ataque químico em estação de tratamento de esgotos – Deterioração do concreto com 
exposição de agregados, onde são comuns ataques por sulfatos e erosão por ação da velocidade da 
água. 
Fonte: MEDEIROS, 2010. 
 
Ferreira (2000) apresenta o exemplo de ataque de sulfatos em uma laje (Figura 2.16), 
onde ocorreu uma expansão e fendilhação da pasta de cimento endurecido associado 
a formação de etringita. O exemplo de ataque por sulfatos em outras estruturas 
também é apresentado nas Figuras 2.17 a 2.19. 
 
 
Figura 2.16: Ataque de sulfatos em uma laje. 
Fonte: FERREIRA, 2000, p.3.24. 
 
23 
 
 
Figura 2.17: Ataque por sulfatos em uma viga de concreto armado. 
Fonte: MAZER, MACIOSKI e SOTO, 2014, p.2. 
 
 
Figura 2.18: Pilar de concreto deteriorado por ataque de sulfatos. 
Fonte: COUTINHO, 2001 apud SANTOS, 2012, p.39. 
 
 
Figura 2.19: Estrutura de concreto armado deteriorada por ataque de sulfatos. 
Fonte: UFPR, 2011 apud SANTOS, 2012, p.39. 
24 
 
 
A Figura 2.20 é um exemplo de formação de etringita tardia. De acordo com Mehta e 
Monteiro (2006), a expansão na pasta causada por etringita tardia origina fissuras na 
pasta e também na interface pasta-agregado. “Subsequentemente, a etringita se 
recristaliza nas fissuras a partir de cristais subi microscópicos dispersos ao longo de 
toda pasta de cimento” (MEHTA; MONTEIRO, 2008, p. 163). 
 
Figura 2.20: a) Representação diagramática da expansão de argamassa ou concreto causada pela 
formação de etringita tardia. b) Micrografia obtida por microscopia eletrônica de varredura por uma 
amostra atacada por formação tardia de etringita. A amostra foi armazenada por 4 horas a 20ºC, 
aquecida a 90°C por 12 horas e, posteriormente, armazenada em água por 600 dias. 
Fonte: TAYLOR; FAMY; SCRIVENER, 2006 apud MEHTA; MONTEIRO, 2006 e FAMY apud MEHTA; 
MONTEIRO, 2006. 
 
Um caso de ataque por sulfatos na ponte do rio Elbe, em Magdeburg, na Alemanha, 
é relatado por Biczok (1967) apud Mehta; Monteiro (2008). Segundo o autor, a 
operação de instalação de um pilar em caixa pneumática gerou uma fonte, cuja água 
possuía concentração de 2.040 mg/L de SO4. “A expansão do concreto suspendeu 8 
cm os pilares em 4 anos e causou uma extensa fissuração, tornando necessária a sua 
demolição e reconstrução” (BICZOK, 1967 apud MEHTA; MONTEIRO, 2008, p. 164). 
 
Bellport (1968 apud MEHTA; MONTEIRO, 2008) descreveu o ataque por sulfato em 
estruturas hidráulicas localizadas Wyoming, Montana, Dakota do Sul, Colorado e 
Califórnia. O autor constatou que, em alguns casos, o teor de sulfato solúvel no solo 
chegava a valores elevados, como 4,55% e a concentração de sulfato da água era de 
9.900 mg/L. Foram relatados muitos casos de deterioração severa de estruturas de 
concreto com idade entre 5 e 30 anos. 
 
25 
 
A barragem de Ft. Peck, em Montana, foi exposta ao ataque de sulfato durante 20 
anos. O teor de sulfato da água subterrânea era superior a 10.000 mg/L. Foram 
relatadas perda de resistência e de massa nas estruturas da ponte (Figuras 2.21 e 
2.22) (MEHTA; MONTEIRO, 2008). 
 
 
Figura 2.21 e 2.22: Ataque por sulfato na barragem de Fort Peck, em 1971. 
* Inspeções realizadas com 20 anos de uso da barragem mostraram que as condições gerais do 
concreto estavam muito boas. Entretanto, verificou-se consideráveis ataques por sulfatos em duas 
áreas. Análises mineralógicas da pasta mostraram que grande quantidade de gipsita havia sido 
formada a partir de C – S – H e hidróxido de cálcio. 
Fonte: READING, 1971 apud MEHTA; MONTEIRO, 2006, p. 164. 
 
 
Figura 2.23: Análise de difração de raios X do concreto deteriorado da barragem de Fort Peck. 
* Os difratrogramas referentes às amostras de pasta de cimento do concreto de Fort Peck foram 
obtidos usando radiação de cobre ka. Grandes quantidades de etringita e gipsita foram encontradas 
nas amostras, ao invés de C-S-H, Ca(OH)2 e monossulfato hidratado, que normalmente estão 
presentes em concretos bem desenvolvidos. O pico de quartzo refere-se a contaminação da pasta de 
cimento pelo agregado. 
Fonte: MEHTA; MONTEIRO, 2008, p. 168. 
26 
 
Mehta e Monteiro (2008) destacam que um caso chamou a atenção, por mostrar que 
os solos, as águas subterrâneas, marinhas e industriais não são as únicas fontes de 
sulfato. Existem relatos de deterioração do graute entre vigas em balanço de concreto 
pré-moldado e vigas de concreto moldadas in loco das arquibancadas do Clandestick 
Park Stadium, em São Francisco, na Califórnia. Aparentemente o graute não foi 
compactado adequadamente durante a etapa de construção. A lixiviação de materiais 
cimentícios levou a uma perda significativa da resistência (Testemunhos 
apresentaram resistência a compressão entre 4 a 7 MPa ao invés de 25 a 30 MPa), 
causando a formação de estalactites de carbonato de cálcio no entorno. A análise por 
difrações de raios X do material mostrou a presença de quantidades expressivas de 
etringita e gipsita, como resultado de ataque por sulfatos. A junta que contém o graute 
está localizada de 18 a 30 metros do nível do solo. Verificou-se que a água da chuva 
tinha se acumulado no entorno da argamassa, como resultado de drenagem 
insuficiente. 
 
A Figura 2.24 são micrografias referentes a ataque por água pura. 
 
 
Figura 2.24: Microestrutura de pasta de concreto lixiviado por água pura (a) sem sílica ativa e (b) com 
sílica ativa. Percebe-se que a ação da lixiviaçãofoi mais intensa em concreto dosado sem sílica. 
Fonte: JORGE et al., [20--]. 
 
Em relação ao ataque por água do mar, apresenta-se os casos das Figuras 2.25 a 
2.29. 
 
27 
 
 
Figura 2.25: Perda de resistência em concreto permeável devido à lixiviação do hidróxido de cálcio. 
* Blocos de construção não armado parcialmente submersos em água do mar no porto de San Pedro, 
em Los Angeles, na Califórnia, foram analisados após 67 anos de exposição contínua. Concretos de 
baixa permeabilidade se encontravam em excelentes condições, independente da composição de 
cimento Portland. Concretos com baixo consumo de cimento (alta permeabilidade) mostraram 
tamanha redução na dureza superficial, de modo que um cabo de aço formou sulcos profundos nos 
blocos quando foram içados com auxílio de um guindaste (parte a). Testemunhos extraídos 
mostraram que o concreto estava muito poroso e fraco, com poros grandes contendo depósitos de 
uma precipitação branca que foi identificada como Mg(OH)2, por análise de difração de raios X. Os 
produtos originais de hidratação de cimento Portland (C-S-H, Ca(OH)2) não estavam mais presentes. 
Fonte: MEHTA; HAYNES, 1967 apud MEHTA; MONTEIRO, 2006, p.189. 
 
 
Figura 2.26: Estrutura de concreto em contato com mar na região de maré. 
Fonte: CORSINI, 2013. 
 
 
Figura 2.27: Estruturas de concreto localizadas em linha da maré severamente deterioradas. 
Fonte: AGUIAR, 2006, p. 47. 
28 
 
 
 
Figura 2.28: Pilar sobre o mar após 10 anos de construção, deteriorado devido aos efeitos de 
interação da carbonatação com íons e cloretos. 
Fonte: AGUIAR, 2006, p. 53. 
 
 
Figura 2.29: Água do mar contribui para expansão, fissuração e desagregação do concreto devido a 
ação de sulfatos, além de lixiviação e corrosão de armaduras pela ação de cloretos. 
Fonte: MEDEIROS, 2010. 
 
Casos de corrosão de armaduras por ataques de cloretos são apresentados nas 
figuras 2.30 e 2.31. 
29 
 
 
Figuras 2.30 e 2.31: Típicos casos de corrosão das armaduras por ataques de cloretos, com 
manchas superficiais marrom-avermelhadas e corrosão localizada. 
Fonte: NAKAMURA, 2004. 
 
Exemplos de carbonatação são apresentados nas Figuras 2.32 a 2.35. 
 
 
Figura 2.32: Elemento com carbonatação. 
Fonte: NAKAMURA, 2004. 
 
 
30 
 
 
Figura 2.33: Pilar em indústria com corrosão nas armaduras devido à carbonatação. 
Fonte: AGUIAR, 2006, p. 49. 
 
 
Figura 2.34: Teste com fenolftaleína indicando uma profundidade de carbonatação de 2cm em uma 
amostra com 4cm de cobrimento de armadura. 
Fonte: AGUIAR, 2006, p. 51. 
 
 
Figura 2.35: Fenolftaleína aplicada em corpo de prova. 
Fonte: Rocha (2005) apud SANTOS, 2012, p. 56. 
31 
 
 
Jorge et al. (2001 apud PRISZKULNIK, 2011) desenvolveram um estudo experimental 
sobre o ataque de concreto compactado por rolo por águas deionizadas (puras). Os 
corpos-de prova foram submetidos a processo acelerado de lixiviação através de 
percolação de água deionizada durante 4 meses, utilizando o aparato de ensaio de 
permeabilidade à água sob pressão (Figura 2.36). A água lixiviada durante o período 
foi monitorada com o intuito de verificar os principais compostos que estavam sendo 
removidos no concreto. Por fim, avaliou-se as alterações na resistência à compressão 
e na permeabilidade, bem como as mudanças em nível micro estrutural. O estudo 
conduziu às seguintes conclusões principais: 
 
 A água pura pode ser um agente bastante agressivo ao concreto compactado 
por rolo. Uma pequena perda de cálcio levou a uma redução de 18,5% na 
resistência a compressão em comparação ao concreto de referência; 
 A sílica ativa em substituição parcial ao cimento Portland concorreu ao ganho 
de resistência mecânica e redução na permeabilidade do concreto submetido 
à água pura, tornando-o mais resistente ao ataque por lixiviação. 
 
 
Figura 2.36: Aparelho de Permeabilidade à água. 
Fonte: JORGE et al., 2001 apud PRISZKULNIK, 2011, p.1023. 
 
Como curiosidade, apresenta-se um estudo sobre corrosão de armaduras. Bolina e 
Cascudo (2013) estudaram a eficiência preventiva de diferentes tipos de aditivos 
32 
 
inibidores de corrosão frente a ataques por cloretos e carbonatação. Os seguintes 
inibidores foram testados: nitrito de sódio, nitrito de cálcio, molibdato de sódio, amina 
e tanino nos teores de 0, 1, 2, 5 e 4%. As barras de aço foram inseridas em solução 
alcalina durante 30 dias para que pudessem encontrar situação estacionária 
caracterizada pela formação de película de passivação. O ataque por cloretos e 
carbonatação foram induzidos e acelerados. Para estudar o ataque por cloretos foi 
utilizada solução sintética de poro acrescida com cloreto de sódio em diferentes 
concentrações em massa. Já para os ensaios de carbonatação utilizou-se 
borbulhamento de CO2. Os resultados mostraram que os inibidores avaliados que 
apresentaram proteção satisfatória contra ataques por cloretos não apresentaram a 
mesma proteção quanto a carbonatação. Alguns dos resultados referente a análise 
são apresentados nas Figuras 2.37 a 2.42. 
 
 
Figura 2.37: Taxa de corrosão eletroquímica variando com os teores de inibidores para os aditivos 
tomados em seus teores otimizados. Situação: Barras atacadas por carbonatação. (Medidas feitas 
com eletrodo de referência de calomelano saturado – ECS). 
Fonte: BOLINA, CASCUDO, 2013, p.88. 
 
 
Figura 2.38: Percentual de perda de massa para barras submetidas à ação de cloretos. 
Fonte: BOLINA, CASCUDO, 2013, p.88. 
33 
 
 
 
Figura 2.39: Taxa de corrosão gravimétrica para barras submetidas à ação de cloretos. 
Fonte: BOLINA, CASCUDO, 2013, p.88 
 
 
Figura 2.40: Eficiência do uso de inibidores para amostras atacadas por carbonatação. 
Fonte: BOLINA, CASCUDO, 2013, p. 89. 
 
 
Figuras 2.41 e 2.42: Aspectos da barra de aço sem inibidor após corrosão induzida por cloretos. 
Aspectos da barra de aço com inibidor a base de tanino a 1% após corrosão induzida por cloretos. 
Fonte: BOLINA, 2008 apud BOLINA, CASCUDO, 2013, p. 90-91. 
34 
 
3 DETERIORAÇÃO BIOLÓGICA DO CONCRETO 
 
A biodeterioração é a mudança indesejável nas propriedades do concreto devido a 
ação de micro-organismos (LAPA, 2008; PINHEIRO; SILVA, 2011). Segundo Pinheiro 
e Silva (2011), trata-se de um mecanismo multidisciplinar, que envolve conhecimentos 
na área de materiais, química e microbiologia. Lapa (2008) destaca que a deterioração 
provocada por micro-organismos está relacionada com seu crescimento e reprodução, 
sua fixação e processo metabólico. Os principais exemplos são ataques por fungos, 
bactérias, algas, líquens (associação simbiótica entre fungos e algas), protozoários, 
plantas e raízes (LAPA, 2008; SANTOS, 2003; SILVA et al., 2005 apud LAPA, 2008), 
conforme apresentado na Figura 3.1. Devido suas condições de rugosidade, 
porosidade, umidade e composição química combinadas com condições ambientais, 
o concreto é considerado um material biorreceptivo ao ataque microbiológico (LAPA, 
2008; PINHEIRO; SILVA, 2011). 
 
 
Figura 3.1: Microrganismos relacionados a deterioração biológica do concreto. 
Fonte: Elaborado pelos autores. 
 
De acordo com Pinheiro e Silva (2011), a ação de microrganismos é capaz de alterar 
todas as fases do concreto armado: matriz de cimento; agregados e armadura. O 
mecanismo de biodeterioração não ocorre de forma isolada, mas depende da 
interação entre os seguintes fatores (ver também a Figura 3.2): 
 
(i) Características intrínsecas do material – biorreceptividade; 
(ii) Características extrínsecas do material – presença, no meio 
ambiente, de microrganismos e condições favoráveis para sua 
sobrevivência; 
35(iii) Tempo – fator necessário para que o mecanismo se processe. 
(PINHEIRO; SILVA, 2011, p. 1071). 
 
 
Figura 3.2: Ilustração das condições de desenvolvimento do mecanismo de biodeterioração. 
Fonte: PINHEIRO; SILVA, 2011, p. 1071. 
 
Os primeiros relatos da ação de agentes biológicos em estruturas de concreto datam 
de 1945 e são relativos às estruturas em ambientes de esgotos, onde as tubulações 
de concreto foram destruídas por ação de bactérias sulfo-redutoras e sulfo-oxidantes 
(PARKER, 1945 apud PINHEIRO; SILVA, 2011). 
 
Lapa (2008) afirma que a biodeterioração do concreto pode ser classificada em quatro 
categorias, que podem acontecer separadas ou simultaneamente. Estas são 
apresentadas a seguir, de acordo com o autor: 
 
 Física ou mecânica: Rompimento do material devido à pressão exercida na 
superfície pelo micro-organismo, durante seu crescimento ou locomoção; 
 Estética: Presença de micro-organismos interferindo na estética do concreto, 
mudando sua cor, manchando-o, muitas vezes, de forma inaceitável; 
 Química assimilatória: Quando o material, constituído de nutrientes para os 
micro-organismos, tem sua microestrutura alterada, apresentando déficit de 
compostos essenciais para sua integridade; 
 Química não assimilatória: É o resultado da ação dos produtos metabólicos 
(substâncias produzidas pelos micro-organismos durante o metabolismo), 
36 
 
sobre os constituintes do material, formando constituintes prejudiciais a sua 
integridade. 
 
O principal tipo de deterioração biológica acontece no contato do concreto 
com águas residuais, resultado da atividade metabólica de fungos e 
bactérias. A maior parte dos microorganismos presentes no esgoto tendem a 
oxidar enxofre e os compostos contendo enxofre. Contudo, são poucos os 
que reduzirão estes compostos para ácido sulfúrico (H2S) (FERREIRA, 2000, 
p.3.34, tradução nossa). 
 
De acordo com Ferreira (2000), em condições anaeróbicas os compostos de enxofre 
nos esgotos são reduzidos, por ação de bactérias, em sulfitos, que escapam para a 
atmosfera como H2S. O H2S na forma gasosa se dissolve na umidade condensada 
acima do nível d’água, nas paredes das câmaras de visitas e fossas. Segundo 
Shirakawa (1994 apud KULISCH, 2011), as bactérias redutoras de sulfato, 
estritamente anaeróbicas, compreendem os gêneros Dessulfovíbrio (não 
espuroladas) e Dessulfomaculum (espuroladas). De acordo com o autor, a 
temperatura ótima de crescimento é entre 25 e 44°C e o pH ideal entre 5,5 e 9,0, 
sendo o pH ótimo de 7,2. Sobre essas bactérias, apresenta-se ainda: 
 
São bactérias Gram negativas, curvas, sigmoides ou eventualmente 
espiraladas, com dimensões próximas a 0,5 – 1,0 µm por 3,0 – 5,0 µm, e 
movimentam-se por flagelo polar. No processo de recuperação dessas 
bactérias aneróbicas, o íon sulfato atua como aceptor final de elétros em lugar 
do oxigênio (SHIRAKAWA, 1994 apud KULISCH, 2011, p.44). 
 
Já em condições aeróbicas, Ferreira (2000) afirma que o H2S é convertido, por 
bactérias, em ácido sulfúrico (H2SO4), altamente agressivo para o concreto. Entre as 
bactérias sulfoxidantes envolvidas em processos de deterioração biológica, 
encontram-se aquelas pertencentes ao gênero Thiobacillus, que compreendem 
bacilos gram-negativos, medindo aproximadamente 0,5 por 1,0 a 4,0 µm 
(SHIRAKAWA, 1994 apud KULISCH, 2011). Em relação ao processo sulfoxidante, 
apresenta-se: 
 
A energia para o seu metabolismo é obtida a partir da oxidação de um ou 
mais compostos reduzidos de enxofre, incluindo sulfetos, enxofre elementar, 
tiossulfato, politionatos e tiocianato. Os elétrons derivados do processo de 
oxidação entram na cadeia respiratória para formação de ATP. O sulfato 
geralmente é o produto final, mas podem formar-se transitoriamente enxofre, 
sulfitos e politionatos. 
 
37 
 
Todas as espécies podem fixar o dióxido de carbono (CO2) e são, portanto, 
capazes de realizar o crescimento autotrófico. A maioria das espécies 
movimenta-se mediante flagelo polar. A temperatura ótima de crescimento 
varia entre 20 e 43°C. O gênero inclui espécies aeróbias obrigatórias e 
anaeróbias facultativas denitrificantes. O pH ótimo de crescimento varia de 2 
a 8 (SHIRAKAWA, 1994 apud KULISCH, 2011, p. 44-45). 
 
De acordo com Ferreira (2000), as seguintes condições químicas e físicas contribuem 
para o ataque bacteriológico: temperatura dos esgotos entre 35 e 39°C; presença de 
enxofre no esgoto e resíduos industriais; sistemas onde as águas ficam retidas em 
condições estagnantes de escoamento; falta de ventilação. Como resultado, as 
superfícies de locais atacados por bactérias ficam escorregadias. 
 
Este tipo de ataque é comum em indústrias como óleo, gás, polpa e papel, indústria 
química e muitos sistemas de armazenamento e distribuição de água. (FERREIRA, 
2000). 
 
Segundo Pinheiro e Silva (2011), os mecanismos de deterioração biológica que 
reduzem o desempenho, durabilidade e vida útil do concreto se desenvolvem por meio 
de: 
 
a) Formação de Biofilme: Os biofilmes são ecossistemas microbianos de 
consistência gelatinosa ou muscilagenosa, de coloração variada, que se apresentam 
sob a forma de uma película. A formação do biofilme inicia-se com a adsorção de 
macromoléculas de proteínas, polissacarídeos, ácidos nucléicos, graxos, lipídeos e 
poluentes sobre a superfície do material. A superfície é modificada por essas 
substâncias proporcionando a adesão do microrganismo. Os microrganismos passam 
a se multiplicar e a produzir uma substância adesiva, gelatinosa, composta 
predominantemente de exopolissacarídeos (EPS), estabelecendo a formação do 
biofilme (Figura 3.3). 
 
38 
 
 
Figura 3.3: Ilustração da formação de um biofilme sobre um substrato. 
Fonte: Adaptado de PINHEIRO; SILVA, 2011, p. 1074. 
 
O biofilme conduz a biodeterioração estética, com a formação de manchas e pátinas 
biológicas e pode proporcionar a adesão de outros microrganismos e partículas. 
 
b) Ataque ácido: Os produtos metabólicos ácidos, de natureza inorgânica (sulfúrico 
e nítrico) e/ou orgânica (cítrico, oxálico, pirúvico e lático) reagem com os elementos 
do concreto, promovendo sua dissolução e reduzindo a durabilidade do material. O 
ataque ácido é o mais agressivo ao concreto. 
 
c) Tensão de sais: Os ácidos excretados durante o metabolismo dos microrganismos, 
em contato com a matriz do concreto, podem ser convertidos em sais que, em 
condições de saturação e secagem, podem ocasionar estados de tensão e 
consequentemente esfoliação do material. 
 
d) Complexação: Os ácidos orgânicos, excretados por microrganismos, podem 
promover a complexação de alguns metais, tornando-os disponíveis elementos como 
o ferro, o potássio, o manganês e o cálcio, através da solubilização dos minerais que 
os contêm, formando produtos mais facilmente lixiviados pela água. 
 
Para identificar e avaliar a sanidade da microestrutura, podem ser utilizadas as 
seguintes técnicas, de acordo com Silva et al. (2005) apud Lapa (2008): 
 
 Diretas: Microscopia ótica, microscopia eletrônica de varredura e microscopia 
acústica de varredura; 
 Indiretas: Difração de raios X, resistividade elétrica, termografia, porosimetria 
e análises químicas. 
39 
 
 Prevenção e Tratamento para a biodeterioração do concreto 
 
Neste tópico são apresentados, de acordo com Pinheiro e Silva (2011), algumas 
medidas que podem ser adotadas para prevenção e tratamento de estruturas 
biodeterioradas. 
 
A execução de superfícies lisas e detalhes arquitetônicos que evitem acúmulo de água 
do meio ambiente, devem ser tomados ainda na fase de projeto. 
 
O método mais simples de tratamento é a limpeza do concreto, com retiradadas 
crostas superficiais formadas por poeira, fuligem e biofilmes. Existem várias técnicas 
para a limpeza, como a raspagem, escovação e lavagem sob pressão ou a vapor. São 
necessárias análises do material removido para a adoção de tratamentos adequados. 
 
Os materiais disponíveis no mercado são para tratamento de biodeterioração são 
materiais hidrófugos e biocidas, cujas fórmulas são protegidas por patentes e 
impossibilitam uma escolha mais criteriosa. Entretanto, é bom observar se em sua 
composição há presença de elementos nocivos, como o cloro, no caso de concreto 
armado. 
 
 
3.1 ESTUDOS E EXEMPLOS DE DETERIORAÇÃO BIOLÓGICA DO 
CONCRETO 
 
Segundo Jayakumar e Saravanane (2009), Puducherry é uma região costeira da Índia, 
onde o crescimento de algas verdes Chaetomorpha antennina é muito abundante em 
todas as estruturas de concreto marinho. Para verificação do efeito prejudicial da 
atividade metabólica dessas algas sobre o concreto, foram lançados cubos de 
concreto sobre a zona costeira, onde há crescimento abundante deste tipo de algas. 
Foi também realizada uma simulação laboratorial. Através de análises, constataram o 
mecanismo de solubilização envolvendo a produção de ácidos metabólicos por algas. 
As figuras 3.4 a 3.10 são do estudo apresentado. 
 
40 
 
 
Figuras 3.4 a 3.6: Crescimento de algas marinhas em componentes estruturais. 
Fonte: JAYAKUMAR; SARAVANANE, 2009, p. 466. 
 
 
 Figura 3.7: Espécie Chaetomorpha antennina. Figura 3.8: Concreto imerso em água comum. 
Fonte: JAYAKUMAR; SARAVANANE, 2009, p.469. Fonte: JAYAKUMAR; SARAVANANE, 2009, p.469. 
 
 
 
Figura 3.9: Chaetomorpha antennina anexada ao concreto em condições naturais. 
Fonte: JAYAKUMAR; SARAVANANE, 2009, p. 469. 
 
41 
 
 
Figura 3.10: Chaetomorpha antennina anexada ao concreto em condições de laboratório. 
Fonte: JAYAKUMAR; SARAVANANE, 2009, p. 469. 
 
Muynck et al. (2009) avaliaram diferentes estratégias para a prevenção de 
incrustações de algas em dois tipos de concreto com diferentes biorreceptividades: 
branco de arquitetura e alto clavado celular. Foram testados repelentes de água e 
biocidas. Na análise do concreto branco, não se observou incrustação de algas na 
superfície tratada. No concreto auto clavado, as diferentes estratégias adotadas não 
foram capazes de impedir completamente a proliferação de algas. Alguns resultados 
de evolução da incrustação de algas são apresentados através das Figuras 3.11 a 
3.13. 
 
 
Figura 3.11: Resultado de teste acelerado de incrustação de algas no concreto branco não tratado 
com (a) 0; (b) 2; (c) 4; (d) 6; (e) 8; (f) 10 e (g) 12 semanas. 
Fonte: MUYNCK et al., 2009, p. 685. 
42 
 
 
 
Figura 3.12: Evolução da aparência do concreto autoclavado não tratado com 0,1,2,3,4,5,6 semanas 
de teste acelerado. 
Fonte: MUYNCK et al., 2009, p.687. 
 
 
Figura 3.13: Evolução da aparência do concreto autoclavado tratado com combinação de biocida e 
água repelente com 0, 2, 4, 8, 10, 12, 14 e 16 semanas. 
Fonte: MUYNCK et al., 2009, p.687. 
 
Giannantonio et al. (2009a) descrevem a fixação das superfícies de concreto por 
diversos gêneros de fungos sob condições controladas de laboratório. Os autores 
43 
 
notaram que concreto contendo dióxido de titânio fotocatalítico e expostos a luz solar 
artificial tiveram a incrustação e colonização por fungos fortemente inibidas. 
Concluíram que a fixação de fungos em estruturas de concreto é fortemente 
influenciada pela composição do concreto e nutrientes disponíveis. 
 
 
Figura 3.14: Exemplos de incrustação biológica em concreto por comunidades de fungos: (a) 
comunidade de fungos mista derivada de Atlanta; (b) comunidade fúngica mista derivada de 
Gainesville; (c) comunidade de fungos mista derivada de La Grange; (d) comunidade de fungos mista 
de Savannah; (e) Comunidade de fungos mista T-viride; (f-j) Imagens correspondentes a - e. 
Fonte: GIANNANTONIO et al., 2009a, p.257. 
 
 
Figura 3.15: Exemplos de ladrilhos de concreto sujados por fungos isolados cultivados em 
laboratório. (a – e) Cladosporium cladosporioides; (b – f) Alternaria sp. (c - g) Epicoccum nigrum; (d – 
h) ladrilho inoculado com água esterilizada sem nenhuma incrustação. 
Fonte: GIANNANTONIO, 2009b, p. 38. 
 
44 
 
 
Figura 3.16: Micrografias de (a) Thiobacillus intermedius e (b) Fusarium s.p em biofilmes de concreto 
após 30 dias de incubação. 
Fonte: Gu et al., 1998, p. 104. 
 
 
Figuras 3.17 e 3.18: Amostra referência de concreto e amostra de concreto exposta por um ano na 
câmara de umidade apresentando denso crescimento de fungos Fusarium sp. como biofilme preto. 
Fonte: GEORGE et al., 2013, p.10. 
 
 
Figuras 3.19 e 3.20: Face externa de um muro evidenciando manchas esverdeadas. Detalhe de 
manchas esverdeadas mostrando um padrão cônico, o que sugere colonização por algas. 
Fonte: FILLA; AUDIBERT; MORALES, 2010. 
 
De acordo com Pinheiro e Silva (2011), os microrganismos relacionados a 
biodeterioração do concreto podem estar presentes tanto na superfície como no seu 
interior. As autoras destacam que os principais fatores ambientais que proporcionam 
o crescimento e desenvolvimento dos microrganismos no concreto são: a água livre 
45 
 
no ambiente; os ciclos de molhagem e secagem; os altos índices de dióxido de 
carbono presentes em ambientes urbanos; os altos índices de íons cloretos e sulfetos; 
os altos índices de poluentes atmosféricos (ácidos graxos e hidrocarbonetos); as 
concentrações de oxigênio; incidência de luminosidade; pH e temperatura. 
 
 
Figura 3.21: Micrografias de micro-organismos presentes em concreto deteriorado: (a) alga 
diatomácea; (b) hifas; (c) bactérias e (d) protozoários. 
Fonte: RIBAS SILVA, 1995 apud PINHEIRO; SILVA, 2011, p. 1076. 
 
 
Figuras 3.22 e 3.23: Biodeterioração estética em edificações residenciais. Formação de manchas – 
argamassa de cimento; Presença de pátinas biológicas – laje de concreto armado e guarda-corpo. 
Fonte: PINHEIRO; SILVA, 2011, p.1078. 
46 
 
 
 
Figura 3.24: Presença de compostos hidratados com morfologia semelhante à do CH solubilizado, 
em concreto deteriorado, na presença de microrganismos: (a) morfologicamente identificado como 
leveduras e (b) morfologicamente identificado como bactérias. 
Fonte: RIBAS SILVA, 1990 apud PINHEIRO; SILVA, 2011, p. 1078. 
 
 
Figuras 3.25 e 3.26: Biodeterioração química em edificação de concreto aparente: (a) presença de 
pátinas biológicas, manchas e fissuras e (b) detalhe do pé do pilar – presença de fissuras com 
evidência de corrosão da armadura. 
Fonte: PINHEIRO; SILVA, 2011, p. 1079. 
 
47 
 
 
Figura 3.27: Biodeterioração dos agregados em concretos brasileiros: (a) mica muscovita e mica 
biotita em processo de solubilização, na presença de microrganismos e (b) solubilização de grãos de 
quartzo. 
Fonte: PINHEIRO; SILVA, 2011, p.1080. 
 
 
Figuras 3.28 e 3.29: Agregados com filamentos de algas após 3 anos de exposição. 
 Fonte: HUGHES et al., 2013, p. 17. 
 
 
Figura 3.30: Vista da superfície de concreto armado após 3 anos de exposição. Um filamento maduro 
de alga é verificado ao longo do agregado fino. 
Fonte: HUGHES et al., 2013, p.17 
48 
 
 
Figura 3.31: Análise de um grão de areia da praia. Verifica-se o crescimento de filamentos jovens de 
algas. 
Fonte: HUGHES et al., 2013, p. 18. 
 
 
Figura 3.32: Biodeterioração de pilares de concreto: (a) pilar de concreto deteriorado, com 
deslocamento de placas e oxidação da armadura e (b) presença de carbonato de cálcio solubilizado. 
Ácidos podem ser produzidos por metabolismo de fungos e bactérias. 
Fonte: PINHEIRO; SILVA,2011, p.1081. 
 
 
Figura 3.33: Biodeterioração de pilares de concreto: (a) carbonato de cálcio solubilizado e presença 
de bactérias do tipo Thiobacillus e (b) carbonato de cálcio solubilizado, esporos e hifas de fungos. 
Fonte: RIBAS SILVA, 1996 apud PINHEIRO; SILVA, 2011 e RIBAS SILVA, 1991 apud PINHEIRO; 
SILVA, 2011, p. 1081. 
49 
 
 
 
Figura 3.34: Biodeterioração de pilares de concreto: (a) hidróxido de cálcio solubilizado e presença 
de hifas de fungos e (b) carbonato de cálcio solubilizado sob actinomicetos e prováveis bactérias tipo 
desulfovíbrios. 
Fonte: RIBAS SILVA & DELOYE, 1996 apud PINHEIRO; SILVA, 2011 e RIBAS SILVA, 1991 apud 
PINHEIRO; SILVA, 2011, p. 1082. 
 
As algas diatomáceas são microrganismos que armazenam a sílica para manter esse 
elemento disponível às suas atividades metabólicas. A sílica é armazenada na forma 
de carapaças em sua unidade. A análise micro estrutural de concretos atacados por 
algas diatomáceas mostrou a redução do teor de sílica do material. A presença de 
algas diatomáceas é comum em concretos de estruturas em diferentes regiões 
brasileiras (PINHEIRO; SILVA, 2011). 
 
 
Figura 3.35: Pilar de concreto deteriorado: Algas diatomáceas associadas a outros micro-organismos 
– fungos e (b) frústula (carapaça) de álga diatomácea. 
Fonte: RIBAS; SILVA, 1993 apud PINHEIRO; SILVA, 2011 e RIBAS; SILVA, 1991 apud PINHEIRO; 
SILVA, 2011, p. 1082. 
 
50 
 
 
Figura 3.36: Presença de algas diatomáceas em concreto deteriorado: (a) Pérgula (espécie de 
galeria, para passear, construída em forma de ramada) e (b) Pilar de ponte. 
Fonte: RIBBAS SILVA & PINHO, 1998 apud PINHEIRO; SILVA, 2011 e RIBAS SILVA, 1995 apud 
PINHEIRO; SILVA, 2011, p. 1083. 
 
 
Figura 3.37: Produtos de deterioração de concreto resultantes da biodeterioração: (a) aluminato de 
cálcio solubilizado; (b) feldspato deteriorado; (c) etringita; (d) etringita comprimida; (e) gesso e (f) 
sulfato de potássio. 
Fonte: PINHEIRO; SILVA, 2011, p. 1084. 
51 
 
As Figuras 3.38 a 3.40 são exemplos de deterioração causada por contato do concreto 
com águas residuais. As figuras 3.41 a 3.43 são exemplos de deterioração de 
estruturas causadas por invasão de plantas e raízes. 
 
 
Figura 3.38: Comporta aberta da ETE da região metropolitana de Curitiba, cujas paredes de concreto 
apresentavam uma camada amarelada, evidenciando a presença de enxofre. 
Fonte: KULISCH, 2011, p. 75. 
 
 
Figura 3.39: Amostra de concreto da parede lateral extraída da comporta da ETE da região 
metropolitana de Curitiba. 
Fonte: KULISCH, 2011, p. 75. 
52 
 
 
Figura 3.40: Teto de galeria de águas pluviais contaminada por esgotos apresenta manchas devido 
ao ataque biológico. 
Fonte: AGUIAR, 2006, p.56. 
 
 
Figura 3.41: Crescimento de raízes de plantas em fendas do concreto deterioram estrutura. 
Fonte: AGUIAR, 2006. 
 
 
Figura 3.42: Figueira Ficus microcarpa em prédio abandonado na cidade de São Paulo. 
Fonte: CARDIM, 2010. 
53 
 
 
Figura 3.43: Figueira Ficus microcarpa em prédio abandonado na cidade de São Paulo. Esta figueira 
de origem estrangeira cresce em frestas e construções abandonadas, com sementes levadas pelos 
pássaros. 
Fonte: CARDIM, 2010. 
 
 
4 CONCLUSÕES 
 
A deterioração química é causada pela reação de agentes químicos agressivos 
presentes no meio ambiente e a pasta de cimento. Este tipo de deterioração pode ser 
de várias formas: ataque por ácidos, reação álcali-agregado, ataque de sulfatos, 
ataque de água pura, ataque de água do mar, carbonatação e cloretos. Normalmente, 
a deterioração química pode contribuir para deixar o concreto mais poroso, o que 
deixa o material suscetível a outros tipos de deterioração. Pode ocasionar também 
problemas de ordem estética em estruturas de concreto. Além disso, este tipo de 
deterioração pode trazer uma redução na resistência do elemento estrutural. 
 
Em relação a deterioração biológica, é importante destacar o fato de que o concreto é 
um material biorreceptivo, isto é, possui características favoráveis para a fixação e 
desenvolvimento de alguns microrganismos. Os principais microrganismos 
relacionados a biodeterioração do concreto são: algas, bactérias, fungos, plantas e 
raízes, líquens e protozoários. O ataque realizado por esses organismos se dá de 
várias formas. É necessário ter atenção em relação as formas de prevenção e 
54 
 
tratamento, principalmente em locais onde é mais comum acontecer a deterioração, 
como as estruturas de concreto em contato com esgoto. 
 
 
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