Efeito do curado com CO2 no desempenho do filme de passivação das barras de aço em materiais à base de cimento

Por que a proteção mais sustentável do concreto importa

As cidades modernas dependem do concreto armado, em que barras de aço ocultas no interior suportam grande parte das cargas. Ao longo do tempo, essas barras podem enferrujar, ameaçando pontes, edifícios e quebra-mares. Ao mesmo tempo, a indústria do cimento é uma fonte importante de dióxido de carbono (CO2). Este estudo explora uma tecnologia chamada cura com CO2 que pode ajudar em ambos os pontos: ela fixa CO2 no concreto fresco e, como mostra este trabalho, pode efetivamente tornar o aço interno melhor protegido contra a corrosão.

Respirar CO2 para tornar o concreto mais resistente

Em vez de deixar o concreto novo endurecer apenas em ar úmido ou vapor, a cura com CO2 o expõe a uma alta concentração de dióxido de carbono durante sua fase inicial. O gás reage com a pasta de cimento formando minerais carbonatados sólidos que se acomodam nos poros próximos à superfície. Essa reação tanto armazena CO2 no material quanto cria uma casca externa mais densa. Como a maioria das estruturas de concreto é armada com barras de aço, os autores concentraram-se no que esse ambiente alterado faz à fina camada protetora — chamada filme de passivação — que se forma naturalmente no aço em concreto altamente alcalino e o impede de enferrujar.

Observando o aço tornar-se passivo e depois perder proteção

A equipe moldou pequenos cilindros de argamassa contendo barras de aço e curou metade deles com CO2 e a outra metade em condições úmidas padrão. Em seguida, acompanharam como o aço transitava de um estado ativo, sem proteção, para um estado passivo e protegido usando várias técnicas eletroquímicas que detectam correntes ínfimas na superfície do aço. Essas medições mostraram que, em argamassa normal, o aço levou cerca de três semanas para atingir um estado passivo estável, enquanto na argamassa curada com CO2 isso ocorreu em aproximadamente metade do tempo. Os autores vinculam essa aceleração a uma concentração temporariamente maior de oxigênio ao redor do aço causada pela reação do CO2 e pela densificação da camada externa da argamassa, o que empurra o oxigênio dissolvido para dentro e acelera a formação do filme protetor.

Uma pele protetora mais fina, porém mais resistente

À primeira vista, o filme de passivação em espécimes curados com CO2 pode parecer pior: ele é ligeiramente mais fino — cerca de 4,06 nanômetros contra 4,73 nanômetros na cura padrão. Mas os mesmos testes mostraram que ele resiste à transferência de carga com mais firmeza, o que significa que é mais difícil que reações corrosivas progridam. A microscopia da superfície do aço revelou por quê. Na argamassa curada com CO2, o filme é mais uniforme e finamente ordenado, formando um padrão de grãos verticais contínuos que bloqueia caminhos para íons cloreto e oxigênio. A análise química por espectroscopia fotoelétrica de raios X (XPS) mostrou ainda que esse filme possui uma proporção maior de ferro em um estado de oxidação menor (Fe2+) em relação ao Fe3+. Esse equilíbrio parece compactar mais o filme e lhe conferir maior capacidade de autorreparar pequenos defeitos, reconciliando a combinação surpreendente de menor espessura e melhor proteção.

Adiar o dano por sal por muito mais tempo

Estruturas reais são frequentemente expostas a sais de água do mar ou de agentes descongelantes, que podem gradualmente degradar o filme de passivação. Para simular isso, os pesquisadores submeteram suas amostras a ciclos repetidos de imersão em solução salina e secagem. O aço na argamassa curada de forma convencional perdeu seu estado protetor após 18 desses ciclos, com correntes de corrosão aumentando abruptamente. Em contraste, o aço na argamassa curada com CO2 permaneceu passivo até cerca de 30 ciclos, o que significa que o início da corrosão séria foi retardado em aproximadamente dois terços. Essa melhoria decorre de um benefício duplo: a camada externa carbonatada da argamassa retarda a chegada de íons cloreto, e o próprio filme de passivação, refinado, é mais estável e menos propenso a defeitos sob ataque.

O que isso significa para estruturas futuras

Em conjunto, os achados sugerem que a cura com CO2 faz mais do que apenas aprisionar gás de efeito estufa no concreto; ela também remodela o escudo microscópico que protege o aço no seu interior. Ao acelerar a formação de um filme de passivação mais denso e quimicamente mais resistente, e ao combinar isso com uma estrutura de poros de superfície mais compacta, o concreto curado com CO2 pode resistir melhor à corrosão induzida por sais ao longo do tempo. Para os engenheiros, isso significa que substituir a cura a vapor tradicional de elementos pré-moldados pela cura com CO2 poderia estender a vida útil de pontes, estruturas marítimas e outras infraestruturas críticas, ao mesmo tempo em que contribui para a utilização de CO2 — oferecendo uma rara combinação vantajosa para durabilidade e impacto climático.

Citação: Guo, B., Shi, L., Chu, J. et al. Effect of CO₂ curing on the performance of the passivation film of steel bars in cement-based materials. npj Mater Degrad 10, 50 (2026). https://doi.org/10.1038/s41529-026-00762-3

Palavras-chave: cura com CO2, concreto armado, corrosão do aço, filme de passivação, ataque por cloretos