Autocicatrização do Concreto: a Fissura que se Fecha Sozinha

7 de jul.

Há um fato sobre o concreto que circula em obra como folclore reconfortante: "fissura de retração fecha sozinha". O fato é verdadeiro. O problema é que ele é verdadeiro sob condições, e as condições quase nunca aparecem no memorial. Quando aparecem, deixam de ser folclore e viram uma decisão de projeto com número, prazo e plano B — que é exatamente o que a diretriz alemã de estruturas impermeáveis faz há décadas e o que a prática brasileira, em geral, não faz.

Este artigo reúne o que a literatura experimental efetivamente mede sobre autocicatrização, o que as normas exigem quando a estanqueidade é requisito, e três vieses independentes que empurram o projetista para o mesmo lado — o lado otimista.

1 · O mecanismo: não é cura, é precipitação

"Autocicatrização" é um nome ruim para o fenômeno, porque sugere biologia. O que acontece é mineralogia.

A literatura lista quatro candidatos a mecanismo: precipitação de calcita, hidratação tardia do cimento anidro, bloqueio do caminho de fluxo por impurezas da água e bloqueio por partículas soltas do próprio concreto. Os ensaios de Edvardsen (1996) concluem que, na prática, a formação de calcita — cristais de carbonato de cálcio — é praticamente a única causa. A água que percola carrega íons de cálcio; encontrando CO₂ dissolvido, precipita CaCO₃ nas paredes da fenda, e o cristal cresce até obstruir a passagem.

Dessa origem mineral decorrem duas consequências que soam contraintuitivas para quem espera que "concreto melhor cicatrize melhor":

A taxa de cicatrização depende da abertura da fissura e da pressão de água. Só. Edvardsen mostra que a composição do concreto e o tipo de água não influenciam a velocidade do processo. Um C50 não cicatriza mais rápido que um C25. Não há traço que compre cicatrização.

A maior parte do fechamento acontece cedo — nos primeiros 3 a 5 dias sob pressão de água. Não é um processo que se arrasta ao longo da vida útil e que se possa esperar sentado. Se não fechou na primeira semana de carga, a probabilidade de fechar depois cai muito.

Há um terceiro fator, secundário mas útil: a rugosidade da fissura acelera a cicatrização, porque aumenta a superfície de contato entre a água e a matriz cimentícia. É por isso que concreto com fibras cicatriza melhor — não pelo material da fibra, mas porque ela deixa a superfície de fratura mais tortuosa e, sobretudo, porque substitui uma fissura larga por várias finas.

2 · A curva que decide tudo

O ensaio clássico é simples de enunciar: uma parede de 40 cm, uma coluna de 2,5 m de água, fissuras passantes de abertura controlada, e a vazão medida ao longo do tempo.

Com w = 0,1 mm, a vazão parte de cerca de 12 L/h e some em poucos dias. Com w = 0,2 mm, parte de cerca de 30 L/h e cai a quase nada — mas leva perto de três semanas. Com w = 0,3 mm, parte de cerca de 49 L/h, decresce durante duas semanas e estabiliza num patamar de cerca de 12 L/h, onde fica. Não fecha.

Três décimos de milímetro separam "seca sozinha" de "vaza para sempre", e o patamar residual da fissura de 0,3 mm é aproximadamente igual à vazão inicial da fissura de 0,1 mm. É a mesma parede, o mesmo concreto e a mesma pressão.

Daí vem o número que a literatura consolidou: a abertura crítica para cicatrização completa é da ordem de 0,2 mm para concreto comum (Jacobsen et al., 1998; Edvardsen, 1999). Reinhardt et al. (2003), ensaiando concreto de alto desempenho sob gradiente de 1,0 MPa, encontram fechamento integral para todas as fissuras com abertura superficial média abaixo de 0,1 mm, e confirmam duas tendências: fissura menor cicatriza mais rápido, e temperatura mais alta acelera o processo.

Guarde o "da ordem de". Ele vai ser importante daqui a duas seções.

3 · Por que a vazão explode: a lei do cubo, e por que ela não é bem um cubo

O escoamento por uma fissura passante costuma ser modelado como fluxo entre duas placas paralelas:

Vazão por uma fissura passante

qr  =  ξ · w³ · ( Δp · l ) / ( 12 · η · d )

q_r vazão · ξ fator de redução de fluxo · w abertura efetiva · Δp diferença de pressão · l comprimento da fissura · η viscosidade dinâmica · d espessura da seção

A leitura popular é "vazão proporcional ao cubo da abertura — dobrar a fissura octuplica o vazamento". Está certa como ordem de grandeza, e é o argumento correto a favor de armadura fina e distribuída. Mas ela esconde uma sutileza.

O fator ξ não é constante. Para placas lisas, ξ = 1,0; uma fissura real não é lisa. A NS 3473 — e, segundo o relatório do consórcio DaCS, também o rascunho do novo Eurocode 2 — adota ξ constante igual a 0,125. Ripphausen (1990) propõe outra coisa:

Fator de redução de fluxo — Ripphausen (1990)

ξ  =  1 / [ 1 + 0,0002 · ( d / w )^1,5 ]

Aqui ξ depende da própria abertura e da espessura. A NS 3473 adota, em alternativa, ξ constante = 0,125.

Para uma parede de 40 cm, esse modelo dá ξ ≈ 0,02 a 0,1 mm e ξ ≈ 0,09 a 0,3 mm: o fator de redução cresce junto com a abertura, e a vazão real escala mais suavemente que w³, ainda que continue crescendo rápido. Os dois modelos divergem consideravelmente entre si, e essa divergência é uma incerteza declarada, não um detalhe.

Bick et al. (1997) incorporaram a variação da abertura ao longo da espessura dentro do próprio ξ e encontraram médias de 0,085 para concreto não armado e 0,040 para concreto armado. A leitura correta desse par não é "a armadura sela a fissura": é que a armadura substitui uma fissura por várias mais finas, e como a vazão cresce fortemente com a abertura, muitas fissuras finas vazam menos que uma larga com a mesma abertura total. Hubert et al. (2015) chegam ao mesmo por outro caminho.

Daí uma consequência pouco intuitiva para leitura de laudo: uma parede com muitas fissuras finas pode ser mais estanque que uma com poucas fissuras largas, ainda que pareça pior na inspeção visual. Contar fissuras não é medir estanqueidade.

Wang et al. (1997) e Aldea et al. (1999), independentemente, mapearam três faixas:

Abertura	Comportamento da permeabilidade
w < 0,05 mm	aumento limitado
0,05 < w < 0,2 mm	aumento rápido
w > 0,2 mm	aumento contínuo

Note a coincidência: a faixa em que a permeabilidade dispara termina exatamente onde a cicatrização deixa de dar conta.

4 · O limiar não é um número — é uma função

Aqui está o ponto que mais frequentemente se perde. Projetar contra "0,2 mm" é usar o teto de um caso particular como se fosse regra geral.

A diretriz alemã das weiße Wannen — bacias brancas, estruturas em que o concreto acumula função portante e função de vedação num único elemento monolítico, dispensando impermeabilização adicional — não fornece um valor único. Fornece uma tabela indexada pela razão entre a coluna de água e a espessura do elemento:

Gradiente de pressão h_w/h_b	Coluna máxima h_w	Abertura admissível w_w
≤ 10	3,0 m	0,20 mm
> 10 … ≤ 15	6,0 m	0,15 mm
> 15 … ≤ 25	10,0 m	0,10 mm

O critério é a razão, não a pressão. Uma parede de 40 cm sob 3 m de água tem h_w/h_b = 7,5 e admite 0,20 mm. A mesma água numa parede de 20 cm dá h_w/h_b = 15 e admite 0,15 mm. Espessura compra abertura — é uma alavanca de projeto real, disponível na prancha, e que o critério brasileiro por classe de agressividade ambiental não enxerga, porque ele responde a uma pergunta diferente (durabilidade da armadura) e não à passagem de água.

A mesma diretriz fixa espessuras mínimas para que o conceito funcione: em concreto moldado no local, 240 mm para paredes na classe de solicitação mais severa (200 mm na menos severa) e 250 mm para a laje de fundo. Não são números de resistência; são números de estanqueidade.

5 · A janela: e por que ela fecha junto com a obra

Esta é a condição que quase nunca é escrita, e é a que mais custa quando falta.

Contar com a autocicatrização é, na diretriz alemã, um princípio de projeto declarado — o princípio (b), "limitar a abertura das fissuras para autocicatrização", ao lado de (a) evitar fissuras de separação por construção pobre em coação e (c) admiti-las e vedá-las deliberadamente. Escolher (b) traz uma exigência temporal explícita: o método pressupõe que a água já esteja presente durante a fase de estrutura bruta e que as fissuras se fechem ainda nessa fase. E o alerta correspondente:

Não funciona se o nível máximo de água só ocorrer depois, na fase de uso — porque aí a umidade aparece com um atraso de possivelmente anos, e algumas fissuras simplesmente não se fecham.

A aposta tem prazo de validade, e o prazo é a obra. Um reservatório enterrado cujo lençol sobe pela primeira vez três anos depois da entrega não teve autocicatrização adiada: teve autocicatrização não realizada, e a manifestação chega quando já não há canteiro, contrato nem quem se lembre da decisão.

Daí duas obrigações práticas. As fissuras que não fecharem têm de ser injetadas — não é contingência, é parte do princípio; e injetar exige que a fissura esteja acessível, o que é decisão de arranjo tomada na prancha. E o que cicatrizou pode reabrir: sob carregamento dinâmico ou variação de temperatura, fissuras cicatrizadas — e também as injetadas — podem se abrir de novo e voltar a conduzir água. Uma bacia que enche e esvazia, um reservatório de ciclo diário, uma estrutura enterrada sob sazonalidade térmica: todos candidatos a desfazer o que a calcita fez.

Há ainda uma restrição frequentemente ignorada: para ambientes de utilização mais nobre, que não toleram umidade aparente, o princípio (b) em regra não é aplicável — durante a cicatrização há passagem temporária de água. Cicatrizar é um processo molhado.

6 · Três vieses independentes, todos para o mesmo lado

Até aqui, tudo tratou o valor de w como se fosse conhecido. Não é — e os erros não se cancelam.

Primeiro: o cálculo normativo subestima a abertura. Zych (2019), estudando especificamente paredes de reservatórios de concreto armado, argumenta que os modelos correntes são excessivamente simplificados, porque predeterminam um espaçamento estabilizado de fissuras já na fase de endurecimento e o mantêm por toda a vida da estrutura. Na prática, o espaçamento das fissuras originais é bem maior, e as deformações impostas nos primeiros dias são pequenas demais para estabilizar esse espaçamento. O projetista adota, portanto, um espaçamento menor que o real, assumindo por engano uma propagação eficazmente controlada pela armadura — hipótese válida para o modelo de tirante do qual as fórmulas se originam, não para uma parede sob deformação imposta e restrição de base. O efeito, nas palavras do autor, é uma grande subestimação da largura calculada. Ele propõe um modelo em três estágios (fissuras de idade precoce; estabilização do espaçamento; fissuras de segunda ordem sob carga de serviço, com alargamento simultâneo das anteriores) e substitui o grau de restrição por um grau médio de relaxação como parâmetro governante.

Segundo: o fissurômetro lê a face errada. Yannopoulos (1989), em tirantes armados longos, mediu a razão entre a abertura média na superfície do concreto e a abertura média junto à barra, e encontrou uma razão decrescente com o carregamento, tendendo a 0,45 para tensões no aço acima de 150 MPa. A abertura que governa o fluxo através da espessura é menor que a lida na superfície. Para o cálculo de vazão isso é conservador — mas para qualquer raciocínio sobre cicatrização, é uma armadilha: a abertura que se mede não é a abertura que se está discutindo, e a distância entre as duas cresce com o nível de tensão.

Terceiro: a reabertura, já tratada acima. Um valor verificado uma vez, no comissionamento, não é um valor permanente.

Os três empurram na mesma direção. Um projeto que calcula 0,15 mm por modelo normativo, mede 0,18 mm em campo, conclui "abaixo de 0,2, vai fechar" e não prevê injeção está acumulando três otimismos sobre um limiar que talvez nem fosse 0,2 mm — porque isso dependia da razão h_w/h_b que ninguém verificou.

7 · O que cada norma exige quando a estanqueidade é requisito

O panorama internacional é notavelmente mais explícito que o brasileiro:

fib Model Code 2010 (§7.6.4) — para vazamento mínimo: nenhuma fissura contínua e zona comprimida de pelo menos 50 mm.
EN 1992-3 — nas classes 2 e 3 ("vazamento mínimo" e "nenhum vazamento permitido"), zona comprimida de pelo menos o menor entre 50 mm e 0,2h. E a cláusula que mais importa em estrutura de ciclo: sob carregamento alternado, a fissura é considerada passante a menos que se demonstre que essa zona permanece sempre comprimida. Espessura mínima de 200 mm para a classe 3.
NS 3473 — quatro requisitos alternativos (espessura mínima, tensão de tração máxima, zona comprimida mínima, limite de abertura) e a única do grupo com método de estimativa de vazão. Exige ainda armadura mínima dobrada, com espaçamento máximo de 300 mm entre barras.
JSCE (§10.6) — a mais severa: com tração axial dominante e nível alto de estanqueidade, nenhuma fissura é admitida, a seção inteira comprimida, com tensão mínima de compressão de 0,5 MPa. Sob flexão, w ≤ 0,1 mm.

E a referência brasileira? A NBR 6118 estabelece limites de abertura por durabilidade, indexados pela classe de agressividade ambiental — não por estanqueidade. A literatura nacional de reservatórios preenche parcialmente a lacuna: Guimarães e Giongo (1995) recomendam, para estruturas cuja estanqueidade tem caráter obrigatório, abertura limite de 0,15 mm sob combinação quase permanente, concreto de classe mínima C25, relação água-cimento máxima de 0,50 e consumo mínimo de 350 kg/m³ de cimento — com a/c até 0,55 em peças acima de 50 cm, e a/c ≤ 0,45 com C30 quando há sulfatos.

O mesmo trabalho registra, já em 1995, um desvio de prática que sobreviveu: "normalmente, os cálculos estruturais dos reservatórios são feitos utilizando-se concretos de classes C15 ou C18", quando a norma pedia C25 para assegurar estanqueidade.

E um lembrete que vale além dos reservatórios: os mecanismos de transporte não evoluem linearmente. Reduzir o cobrimento à metade por falha executiva não reduz a vida útil à metade — reduz a valores bem menores. Pela mesma lógica, cura insuficiente produz baixo grau de hidratação nas camadas superficiais e alta permeabilidade justamente na pele da peça, que é onde a estanqueidade se decide.

8 · A água que desliga o mecanismo

Uma nota que fecha o raciocínio e resolve uma aparente contradição.

Edvardsen conclui que o tipo de água não influencia a taxa de cicatrização. A diretriz alemã, por outro lado, proíbe considerar a autocicatrização quando a água tem mais de 40 mg/L de CO₂ agressivo (ácido carbônico livre) ou pH abaixo de 5,5.

As duas afirmações são compatíveis, e entender por quê é entender o mecanismo. A primeira fala da cinética do processo em água normal: dentro da faixa usual, a química da água não acelera nem retarda o crescimento do cristal. A segunda fala do direito de contar com o mecanismo em água agressiva: o que sela a fissura é calcita, e água ácida ou carregada de ácido carbônico livre dissolve calcita. Não é que a cicatrização fique mais lenta — é que o produto da cicatrização não é estável naquele meio.

A consequência prática é direta. Bacias de contenção de efluentes, lixiviados, águas de processo industrial e qualquer meio ácido: o mecanismo não está disponível, e o projeto que contava com ele está contando com nada. Nesses casos, o caminho é o princípio (a) — evitar a fissura de separação — ou o (c), admiti-la e vedá-la deliberadamente, com sistema previsto em projeto.

9 · O que isso muda numa prancha brasileira

Reduzido ao operacional, contar com autocicatrização exige três declarações em memorial, e cada uma tem um endereço:

A abertura-alvo, tirada do gradiente. Não "0,2 mm porque é o número que se ouve", e sim o valor que sai da razão entre coluna de água e espessura — o que amarra a decisão de fissuração à decisão de espessura, e transforma espessura em variável de projeto de estanqueidade, não só de resistência.

A janela em que a água estará presente. Se a estrutura só encherá depois, ou se o lençol só subirá em anos, o princípio não se aplica — e isso precisa estar escrito antes que alguém o descubra pela mancha.

O plano para as que não fecharem. Quais fissuras serão injetadas, com que critério de decisão, e — crucialmente — como se chega até elas. Acesso é geometria, e geometria é projeto.

Falta uma das três, e o que sobra não é engenharia: é torcida com aparência de memorial.

Verificar antes de contar com ela

Na Galahad, análise de estanqueidade em estruturas de contenção parte do campo de tensões da estrutura real — não do modelo idealizado — para responder onde a fissura será passante, qual abertura ela terá sob a combinação que governa, e se a zona comprimida que as normas internacionais exigem existe de fato ao longo de todo o ciclo de carga, inclusive nos estados alternados em que ela costuma desaparecer. É a conta que diz se a autocicatrização é uma hipótese legítima naquele projeto ou se ela está sendo usada para cobrir um vão que precisa de outra solução.

Reservatório com fissuração ativa, bacia de contenção a projetar ou estrutura enterrada que começou a transpirar? A pergunta certa não é "a fissura vai fechar" — é "sob qual gradiente, dentro de qual janela, e com qual plano para as que não fecharem".

Referências

Fontes lidas na íntegra

GUIMARÃES, A. E. P. Indicações para projeto e execução de reservatórios cilíndricos em concreto armado. 1995. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Estruturas) — Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, 1995. Orientador: José Samuel Giongo.
KLAUSEN, A. B. E. The impact of cracks on gas and liquid tightness of concrete. DaCS Report No. 04, WP 1.3 — Relevance of crack requirements. Trondheim: SINTEF/NTNU, 2017. Classificação: Open.
VEREIN DEUTSCHER ZEMENTWERKE. Zement-Merkblatt Hochbau H 10: Wasserundurchlässige Bauwerke aus Beton. Düsseldorf: InformationsZentrum Beton, maio 2019.
ZYCH, M. A new model for crack control in reinforced concrete tank walls — part I: analytical investigation. ACI Structural Journal, v. 116, n. 3, maio 2019. DOI: 10.14359/51713317.

Obras experimentais e normativas citadas nessas fontes

ALDEA, C.-M.; SHAH, S. P.; KARR, A. Permeability of cracked concrete. Materials and Structures, v. 32, p. 370-376, 1999.
BICK, D.; CORDES, H.; TROST, H. Eindring- und Durchströmungsvorgänge umweltgefährdender Stoffe an feinen Trennrissen in Beton. Deutscher Ausschuss für Stahlbeton, Heft 455. Berlin, 1997.
EDVARDSEN, C. Wasserdurchlässigkeit und Selbstheilung von Trennrissen in Beton. Deutscher Ausschuss für Stahlbeton, Heft 455. Berlin, 1996.
EDVARDSEN, C. Water permeability and autogenous healing of cracks in concrete. ACI Materials Journal, v. 96, n. 4, p. 448-454, 1999.
HUBERT, M.; DESMETTRE, C.; CHARRON, J.-P. Influence of fiber content and reinforcement ratio on the water permeability of reinforced concrete. Materials and Structures, v. 48, 2015.
JACOBSEN, S.; GÉRARD, B.; MARCHAND, J. Concrete cracks: observation, self-healing, permeability and durability — a review. Oslo: Norges byggforskningsinstitutt, 1998.
PICANDET, V.; KHELIDJ, A.; BELLEGOU, H. Crack effects on gas and water permeability of concrete. Cement and Concrete Research, v. 39, p. 537-547, 2009.
REINHARDT, H.-W.; JOOSS, M. Permeability and self-healing of cracked concrete as a function of temperature and crack width. Cement and Concrete Research, v. 33, p. 981-985, 2003.
RIPPHAUSEN, B. Untersuchungen zur Wasserdurchlässigkeit und Sanierung von Stahlbetonbauteilen mit Trennrissen. Stuttgart: Universität Stuttgart, 1990.
WANG, K.; JANSEN, D. C.; SHAH, S. P.; KARR, A. F. Permeability study of cracked concrete. Cement and Concrete Research, v. 27, p. 381-393, 1997.
YANNOPOULOS, P. J. Variation of concrete crack widths through the concrete cover to reinforcement. Magazine of Concrete Research, v. 41, n. 147, 1989.

Normas

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 6118: projeto de estruturas de concreto — procedimento. Rio de Janeiro: ABNT, 2023.
DEUTSCHER AUSSCHUSS FÜR STAHLBETON. DAfStb-Richtlinie "Wasserundurchlässige Bauwerke aus Beton" (WU-Richtlinie). Berlin.
FÉDÉRATION INTERNATIONALE DU BÉTON. fib Model Code for Concrete Structures 2010. Berlin: Ernst & Sohn.
EUROPEAN COMMITTEE FOR STANDARDIZATION. EN 1992-3: Eurocode 2: design of concrete structures — part 3: liquid retaining and containment structures. 2006.
JAPAN SOCIETY OF CIVIL ENGINEERS. Standard specifications for concrete structures — 2007: design. JSCE Guidelines for Concrete No. 15. Tokyo: JSCE, 2010.
NORSK STANDARD. NS 3473: prosjektering av betongkonstruksjoner — beregnings- og konstruksjonsregler. Oslo, 2003.

Luiz Jazbinsek