O concreto está mais susceptível à deterioração química do que a outros tipos de deterioração. Como causas mais comuns de deterioração química podemos citar a ação dos sais e dos ácidos, e as reações expansivas como as que ocorrem na reação álcali-agregado. Segundo NEVILLE (1982), a resistência do concreto à deterioração química varia com o tipo de cimento, entretanto, a massa específica e a permeabilidade podem influenciar muito na durabilidade do concreto, chegando a prevalecer sobre o primeiro tipo.
1.5.2.1 Deterioração por ação dos sais
Os sais sólidos não atacam o concreto. No entanto, quando estes sais estão dissolvidos, ou seja, presentes em soluções, podem reagir com constituintes da pasta de cimento como o hidróxido de cálcio, formando produtos que originarão os mecanismos de deterioração.
O hidróxido de cálcio é mais solúvel em água e quimicamente reativo do que outros produtos de hidratação podendo reagir com sais dissolvidos, como cloretos e nitratos, pela troca de cátions entre o sal e a própria base, formando produtos que são retirados por lixiviação (DEPUY, 1994). A lixiviação implica no aumento da porosidade e na redução da resistência do concreto.
Alguns sais como os cloretos e nitratos, com cátions (Al, Fe, Mg), quando reagem com o hidróxido de cálcio, formam bases pouco solúveis porém de baixa alcalinidade. Isso contribui para a redução do pH do concreto e, conseqüentemente, para a corrosão das armaduras (ANDRADE, 2005).
1.5.2.2 Ataque de sulfatos
São sais encontrados principalmente nas águas do mar, águas subterrâneas, águas residuais de indústria e nas águas das chuvas.
Segundo NEVILLE (1982), a reação entre sulfatos e o Ca(OH)2 e entre sulfatos e o
aluminato tricálcico hidratado, formam o gesso (CaSO4.2H2O) e a etringita
(3CaO.Al2O3.3CaSO4.31H2O), respectivamente. Esses produtos possuem um volume
molecular consideravelmente maior que os compostos iniciais, podendo levar à expansão, fissuração e desagregação do concreto.
ANDRADE et al (1997) indica a permeabilidade como o fator determinante na difusão dos íons sulfatos para o interior do concreto. Segundo os autores “a difusão de íons sulfatos através dos poros do concreto é controlada por sua permeabilidade”.
NEVILLE (1982) cita que a vulnerabilidade dos concretos ao ataque de sulfatos pode ser reduzida adicionando ou substituindo parcialmente o cimento por pozolanas. Para o autor, esse material reage com o Ca(OH)2 tornando inativas as fases que contém
alumina. Outra maneira seria optar pelo uso de cimento com baixo teor de C3A.
1.5.2.3 Deterioração por ação dos ácidos
Os concretos não apresentam boa resistência à ação dos ácidos, devido ao caráter básico da pasta de cimento, com pH em torno de 12,5. Entretanto, a taxa de ataque químico será função do pH do ácido e da permeabilidade do concreto. Se a permeabilidade do concreto for baixa e o pH das soluções ácidas for superior a 3, o concreto pode resistir à exposição ocasional desses ácidos (ANDRADE, 2005).
Soluções ácidas reagem com compostos da pasta de cimento, pela troca catiônica entre o ácido e o hidróxido de cálcio, formando sais de cálcio. Caso esses sais sejam solúveis, podem ser facilmente lixiviados, aumentando a porosidade e a permeabilidade da pasta e abrindo caminho para outros agentes de deterioração, fenômeno similar ao que ocorre com o ataque por sais (MEHTA e MONTEIRO 1994). Além da redução da durabilidade, a lixiviação provoca a precipitação de crostas brancas de carbonato de cálcio (CaCO3) na superfície do concreto, causadas pela
evaporação da água e pela reação do produto lixiviado com o gás carbônico (CO2)
presente na atmosfera, resultando no fenômeno conhecido como eflorescência, que compromete o desempenho estético do concreto.
Segundo DEPUY (1994), o ataque de ácidos provoca a redução do pH do concreto, que contribui para a corrosão da armadura, decomposição química dos silicatos de cálcio hidratados e redução da resistência do concreto.
O ácido sulfúrico (H2SO4), formado nas atmosferas urbanas e industriais, por meio da
reação entre os gases sulfurosos, provenientes da queima de combustíveis fósseis, com o vapor de água e o oxigênio, é um dos componentes da chuva ácida. Este ácido é agressivo ao concreto, pois ao reagir com o hidróxido de cálcio, produz o sulfato de cálcio, que induz a expansão e fissuração do concreto (ANDRADE, 2005).
1.5.2.4 Reação álcali-agregado
A reação álcali-agregado é um tipo de reação química de deterioração do concreto, que ocorre entre alguns constituintes da pasta de cimento e outros dos agregados. A reação química entre constituintes silicosos, provenientes do agregado, e hidróxidos alcalinos presente no cimento, como o hidróxido de sódio e o hidróxido de potássio, recebe o nome de reação álcali-agregado.
Segundo MEHTA e MONTEIRO (1994), os íons alcalinos podem ser fornecidos por outras fontes tais como: agregados contaminados com sais, aditivos contendo álcalis, presença água do mar ou soluções degelantes contendo cloreto de sódio.
Os produtos da reação álcali-agregado são expansivos e podem se manifestar por meio de: expansões, movimentações diferenciais, fissurações, exudação de gel e redução da resistência mecânica do concreto.
1.5.2.5 Carbonatação
Constituintes presentes na atmosfera podem produzir reações de neutralização do concreto. Segundo PAZINI (2005), esses principais constituintes são o gás carbônico (CO2), o dióxido de enxofre (SO2) e o gás sulfídrico (H2S). Esse processo recebe o
nome de carbonatação devido à maior ocorrência da reação, representada na Equação 1.2, em relação às outras reações de neutralização.
CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O (Equação 1.2)
Segundo SMOLCZYK, apud PAZINI (2005), além do hidróxido de cálcio, outros compostos hidratados do cimento suscetíveis à carbonatação são o hidróxido de sódio (NaOH) e o hidróxido de potássio (KOH).
Essas reações consomem os íons hidroxílicos do concreto, reduzindo o seu caráter básico e o pH a valores inferiores a 9. Esta redução avança progressivamente para o interior do concreto, despassivando a armadura e contribuindo para a corrosão.