3.1. Dados do estudo usado como base de dados para a AHP

O trabalho usado como banco de dados desta aplicação de AHP foi desenvolvido por ^{Pereira (2011)}. Neste trabalho, foram usadas as variáveis de estudo a seguir:

Durante o programa experimental preocupou-se em manter as mesmas condições dos corpos de prova confeccionando-os dentro da mesma faixa de trabalhabilidade, variando entre 260 mm e 300 mm. Para a realização dos ensaios complementares foram adotados corpos de prova cilíndricos de argamassa de 50 mm de diâmetro e 100 mm de altura. Já para o ensaio de corrosão acelerada foram confeccionados corpos de prova prismáticos nas dimensões de 60 x 80 x 25 mm, com duas barras de 5 mm de diâmetro, 100 mm de comprimento e com 10 mm de cobrimento.

Após devidamente curados e secos em ambiente de laboratório por 15 dias, os corpos de prova prismáticos foram submetidos ao ensaio de corrosão que consistiu em semiciclos de secagem e umectação por imersão parcial em uma solução aquosa com 5% de NaCl, durante três meses. Os semiciclos caracterizam-se em 5 dias em que os corpos de prova ficavam dentro da estufa, e depois 2 dias em que os mesmos ficavam parcialmente submersos na solução citada.

Para a execução do ensaio de corrosão acelerada foi necessário que houvesse como aparelhagem os seguintes itens: um eletrodo de referência, um dispositivo de junção elétrica, cabos elétricos e um voltímetro de alta impedância. Para medição do potencial de corrosão conectou-se os pólos positivo e negativo, respectivamente, à barra de aço e ao eletrodo de referência. Dessa forma, o voltímetro indica a intensidade da diferença de potencial entre as semicélulas, sendo um parâmetro indicativo da ocorrência ou não de corrosão de armaduras (^{PEREIRA, 2011}).

Para o fechamento do circuito é necessário uma interface condutiva entre o eletrodo de referência e o eletrodo de trabalho (barra de aço) e isso foi feito usando uma esponja saturada colocada no contato elétrico entre o eletrodo de referência e a superfície do concreto. A Figura 1 ilustra a configuração do ensaio de determinação do potencial de corrosão (^{MEDEIROS et al., 2013}).

Figura 1 Configuração do circuito para determinação do potencial de corrosão (^{ROCHA, 2012}; ^{MEDEIROS et al., 2013}) 

O objetivo do método não é quantificar a corrosão do aço, uma vez que a taxa de corrosão não é determinada com o procedimento. Segundo ^{Medeiros, Balbinot e Helene (2010)}, o potencial de corrosão identifica os locais da peça em estudo onde as condições termodinâmicas são favoráveis ao início do processo de corrosão, ainda que a armadura não apresente sinais na superfície de concreto que o envolve.

Para a avaliação da probabilidade de corrosão, foi empregado o procedimento recomendado na ^{ASTM C 876 (2009)}, sendo que para o potencial de corrosão referente ao eletrodo de referência de cobre/sulfato de cobre (E_corr) menor que -350 mV, a probabilidade de corrosão é maior que 90%. E para E_corr maior que -200 mV, a probabilidade de corrosão é menor que 10%.

Além do ensaio de envelhecimento acelerado, realizou-se os ensaios complementares de absorção por imersão (^{ABNT NBR 9778:1987}), absorção por capilaridade (^{ABNT NBR 9779:1995}) e resistência à compressão (^{ABNT NBR 7215:1997}). O intuito do autor em realizar os ensaios complementares foi de auxiliar na compreensão e interpretação do ensaio principal.

3.2. Método de Análise Hierárquica

A tomada de decisão para problemas complexos exige um tratamento de dados simplificados, entretanto sistemático a fim de obter resultados rápidos, confiáveis e que não sejam onerosos.

Levando em consideração fatores de importância para a realização de uma determinada escolha, Saaty desenvolveu em 1971 a técnica da análise hierárquica (Analytic Hierarchy Process - AHP). O AHP consiste em uma ferramenta de decisão multicritério abordando fatores que são organizados em uma estrutura hierárquica (^{SAATY, 1990}).

Na engenharia civil, o potencial da análise hierárquica tem sido pouco explorado, porém pode-se citar exemplos de estudos que usaram esta ferramenta como instrumento de decisão, tais como: 1 - ^{Marchezetti et al. (2011)}, no tratamento de resíduos domiciliares; 2 - ^{Silva e Souza (2011)}, na seleção de caminhões coletores-compactadores de resíduos sólidos; 3 - ^{Lisboa e Waisman (2006)} e ^{Zayed et al. (2008)} nas decisões relacionadas a área de projeto de rodovias; 4 - ^{Pan (2008)}, na seleção de métodos de construção de pontes; 5 - ^{Lai et al. (2008)}, no projeto de obras públicas; 6 - ^{Pereira, Medeiros e Levy (2012)}, para a escolha de percentuais de substituição de resíduos de construção como agregados na dosagem de concretos; 7 - ^{Mattana et al. (2012)}, na escolha de argamassas de revestimento; 8 - ^{Pereira et al. (2014)}, na escolha de argamassas colantes para aplicação no sistema piso sobre piso.

O método do AHP desenvolve três principais operações, que correspondem à construção de uma hierarquia, a análise de prioridades e verificações de consistências. A construção da hierarquia consiste em destrinchar as partes componentes do problema e organizá-las em níveis. Já para as análises de prioridade realiza-se uma comparação dos elementos de cada nível com base no conhecimento e experiência do decisor. Por fim, executam-se verificações de consistência para garantir a coerência entre as comparações (^{HO, 2008}).

Dessa forma, antes de iniciar a aplicação da técnica do AHP faz-se necessário definir o objetivo, que neste trabalho consiste em escolher um tipo de cimento, uma relação água/cimento (a/c) e um tempo de cura, como especificados anteriormente, capaz de melhor proteger o concreto quanto à corrosão das armaduras sob a ação de íons cloreto. Assim, as alternativas de escolha para esse trabalho encontram-se dispostas na Tabela 1. Analisou-se cada situação procurando-se obter e comparar o melhor tipo de cimento para cada relação a/c e tempo de cura.

Após a definição das opções de escolha, representados na Tabela 1, instituiu-se os critérios a serem considerados na avaliação do desempenho das alternativas. ^{Pereira (2011)} analisou o resultado de três ensaios principais sendo absorção de água, resistência à compressão e corrosão acelerada, que encontram-se no nível primário da hierarquia. O ensaio de absorção de água abrange outros três ensaios dispostos no nível secundário da hierarquia, e o ensaio de corrosão acelerada também envolve dados do ensaio de evolução do potencial de corrosão, embasado por dados obtidos com a variação da massa dos corpos de prova.

Na Figura 2 encontra-se a árvore hierárquica demonstrando os níveis analisados e os critérios considerados.

Figura 2 Árvore de hierarquia com os critérios e níveis de análise 

Na Tabela 3 estão apresentados os valores da matriz de decisão do primeiro nível hierárquico indicando os pesos de cada parâmetro. Como os ensaios de absorção de água e resistência à compressão foram considerados levemente menos importantes que o ensaio de corrosão acelerada, esses ao serem comparados com o último receberam valores inversos para padronização da tendência dos dados.

Na elaboração da matriz de decisão do segundo nível hierárquico optou-se por considerar todos os critérios analisados como de mesmo grau de importância. Esta prática foi realizada porque é muito difícil e subjetivo atribuir diferentes níveis de importância para cada um dos três resultados de absorção de água. Na Tabela 4 estão dispostos os valores da matriz de decisão do segundo nível hierárquico.

Após desenvolver as matrizes de decisão com os pesos de cada critério, calculou-se a consistência do AHP, através do teste de consistência fundamentado por Saaty (2000) e apontado por ^{Costa (2002)}. Desse modo, determinou-se a razão de consistência, que deve ser um valor menor ou igual a 0,1. No caso deste estudo, o cálculo da razão resultou em 0 (zero) para as duas matrizes desenvolvidas, sendo menor que o limite estabelecido. Dessa forma, a AHP montada é considerada perfeitamente consistente.

Neste trabalho, todos os dados empregados na comparação dos critérios de análise são quesitos quantitativos, ou seja, utilizou-se os valores numéricos extraídos dos resultados dos ensaios realizados por ^{Pereira (2011)}, como segue na Tabela 5.

Tabela 5 Dados gerais para elaboração do AHP 

O ensaio de evolução do potencial de corrosão foi executado com 12 ciclos de secagem e umectação (em solução de NaCl a 5%) e duração total de 84 dias. Para avaliação do desempenho dos cimentos considerou-se as médias de todos os resultados somente das fases de umectação, que pela presença da água apresenta os valores mais representativos em relação à probabilidade de corrosão.

4.1. Escolha do cimento para relação a/c 0,4 e cura de 7 dias

Após obter o conhecimento dos critérios considerados no AHP e estabelecer os pesos para comparação dessas propriedades, o avaliador deve realizar a normalização dos dados para a devida verificação do desempenho. Para isso divide-se o valor de cada quesito pelo maior valor da linha, a fim de que todos os critérios apresentem a mesma grandeza de valores, compreendida entre 0 e 1.

Os valores dos ensaios relacionados à absorção de água e potencial de corrosão precisaram ser invertidos, já que quanto menores fossem os resultados, melhor o desempenho. Ao converter os dados é possível uma padronização de análise pelos maiores valores agregando coerência à avaliação. Na Tabela 6 segue os dados padronizados e normalizados dos ensaios referentes à absorção de água (absorção por imersão, altura de ascensão capilar e absortividade), resistência à compressão e corrosão acelerada (potencial de corrosão).

Ao multiplicar o valor normalizado de cada quesito (Tabela 6) pela importância relativa de cada critério (Tabela 4), e ainda pelo número 100, para obter valores em porcentagem, foi possível obter os índices de desempenho de cada um. Como exemplo, na Equação (1) segue descrito o procedimento de cálculo do índice de desempenho do critério de absorção por imersão para o CP II com a/c 0,4 aos 7 dias.

1

Onde,

Após isso, somam-se os índices de desempenho dos critérios de comparação correspondentes a absorção de água. Os índices de desempenho dos critérios de resistência à compressão e evolução do potencial de corrosão não são somados, por cada critério se tratar de um ensaio isolado. Na Tabela 7 seguem os índices de desempenho dos critérios.

Por fim a avaliação final é a soma dos índices de desempenho multiplicados pela importância relativa (Tabela 3) de cada propriedade analisada. O procedimento de cálculo para a avaliação final do CP II segue exemplificado pela Equação (2).

2

Onde,

Os resultados da avaliação de cada tipo de cimento encontram-se descritos na Tabela 8. O melhor resultado entre as combinações dos tipos de cimento, relações a/c e tempos de cura é o que apresenta o maior valor na avaliação final.

Para o caso estudado, buscando o melhor tipo de cimento capaz de proteger o concreto quanto à corrosão das armaduras sob ação de íons cloreto, considerando uma relação a/c de 0,4 e tempo de cura de 7 dias, a opção que apresentou o melhor desempenho conforme Análise Hierárquica foi o cimento do tipo CPIII-40, seguido do cimento CPII-Z-32 e CPIV-32.

4.2. Escolha do cimento para demais combinações de a/c e tempo de cura

Os procedimentos de cálculo demonstrados anteriormente, para a escolha do tipo de cimento com relação a/c de 0,4 aos 7 dias de cura, foram os mesmos adotados para as outras combinações de relação a/c e tempo de cura. Assim, como forma de simplificar a apresentação dos resultados, nas Tabelas 9, ¹⁰ e ¹¹ estão colocados os dados dos índices de desempenho e a avaliação final das outras matrizes em análise.

Ao analisar cada critério individualmente constatou-se que em relação à absorção de água os melhores desempenhos entre os tipos de cimento destaca-se o CPIII-40, como identificado com a relação a/c de 0,4 com tempo de cura de 28 dias. Esse resultado deve-se à melhoria da microestrutura do compósito de cimento Portland proporcionada pelo prolongamento do período de cura. E quanto à relação a/c, ela influencia na quantidade de vazios da argamassa, sendo esse um parâmetro que controla a porosidade influenciando nas propriedades ligadas aos mecanismos de transporte no concreto (^{MENDES et al., 2010}).

Já em relação à resistência à compressão confirmou-se, pela Análise Hierárquica, o que é esperado: a resistência à compressão tende a aumentar à medida que diminui a relação água/cimento (^{MEHTA e MONTEIRO, 2008}).

Notou-se que, para as amostras de cimento CPIII-40 obteve-se os maiores valores de resistência, devido à própria escória de alto-forno que compõe o material. ^{Pereira (2011)} ao realizar a caracterização dos materiais também percebeu que esse tipo de cimento foi o que demonstrou ser mais fino em relação aos outros estudados, o que acarreta em maior reatividade do cimento.

Avaliando os resultados finais dos ensaios de corrosão acelerada percebeu-se novamente que em todas as matrizes analisadas a escolha do melhor tipo de cimento correspondeu ao CPIII-40, seguido do cimento CPII-Z-32 e CPIV-32. Isso vem de encontro com as afirmações de ^{Tumidajski e Chan (1996)}, de que concretos que incorporam escória de alto-forno em substituição parcial do cimento Portland, são mais eficientes em prevenir a penetração de íons cloreto em comparação com concretos dosados com cimentos comuns.

Por fim, constatou-se que para os corpos de prova fabricados com o cimento CPIII-40, que foi escolhido em todas as matrizes analisadas, os valores da relação água/cimento resultaram em efeitos relativamente semelhantes, e a favor da proteção do concreto quanto à corrosão por ataque de cloretos. Em relação à cura, o tempo prolongado também favoreceu o CPIII-40 na proteção do concreto.

Este trabalho foi realizado tendo como base de dados o trabalho de mestrado de ^{Pereira (2011)} e deve-se destacar que a aplicação da AHP seria mais completa se o banco de dados compreendesse dados de velocidade de corrosão e até outro indicativo de corrosão de armaduras como ocorrência de manchas de corrosão na superfície do concreto. Porém, este trabalho mostra que a AHP é um sistema aberto à inclusão de outros parâmetros, o que pode enriquecer o resultado da escolha.