Materiais de Construção Civil I - Prof. Dr. Ronaldo Medeiros
Ana Carolina Caracas
GRR20152355
Daniel Dóris
GRR20151636
Daniel Petzold Barbosa Lima
GRR20159280
Nicolas Nathan F. Domingues
GRR20154955
Roger Albert Schiessl
GRR20154432
Stephany Torquato Assunção
GRR20154574
Ana Carolina Caracas
GRR20152355
Daniel Dóris
GRR20151636
Daniel Petzold Barbosa Lima
GRR20159280
Nicolas Nathan F. Domingues
GRR20154955
Roger Albert Schiessl
GRR20154432
Stephany Torquato Assunção
GRR20154574
Definição: O que é um ensaio não destrutivo? ➔
Consiste em uma alternativa mais moderna de avaliar as características das estruturas metálicas e de concreto, concreto, sem a remoção de amostras. ● Pouco ou nenhum dano é causado a estrutura. ● Tornou-se mais comum com o avanço da tecnologia: os dados coletados ficaram mais precisos.
Por que utilizar ensaios não destrutivos? ➔
➔
O procedimento de extrair testemunhos da própria estrutura nem sempre é recomendada dependendo da geometria g eometria dos elementos. ● Pode danificar ou comprometer o desempenho da estrutura. Por isso, ensaios não destrutivos passam a ser uma alternativa mais atraente, apresentando diversas vantagens.
Por que utilizar ensaios não destrutivos? ➔ ➢ ➢ ➢ ➢
: Sem prejuízo estrutural. Podem ser realizados com a estrutura em uso. Rápida obtenção de dados (“in situ”) Permite a identificação de problemas em estágio inicial da obra.
Ensaios Os principais ensaios não destrutivos são: ● ● ● ● ● ●
Esclerometria; Ultrassom; Resistividade elétrica superficial; Ensaio de resistência à penetração; Ensaio de permeabilidade à água; Ensaio de potencial de corrosão.
Ensaio de dureza superficial ou esclerometria
Sobre o Ensaio ● Avalia a dureza superficial do concreto. ● Pode ser realizada “in loco”. ● Consiste no impacto de uma determinada massa com certa energia cinética na
superfície do concreto, sendo medida o retorno da força. ● Utiliza-se normalmente o Martelo ou Esclerômetro de Schmidt.
Martelo de Schmidt ● Método não destrutivo mais utilizado
mundialmente para avaliar o concreto. ● O Martelo teste bate na superfície e o próprio equipamento mede a recuperação de energia do impacto. Com esse dado, é possível achar a resistência à compressão (valores tabelados). ● Obtém-se o índice esclerométrico (I.E.)
Martelo de Schmidt ● Precisa ser realizado com o martelo, bem
calibrado, a 90º de uma superfície plana e lisa, fazendo 12 leituras em cada ponto (descartando a maior e a menor). ● Dá apenas uma indicação da propriedade de resistência do concreto.
Martelo de Schmidt: Exemplos (modelos)
Método do Ultrassom
Método do Ultrassom - NBR-8802/94 ● Verificação da Uniformidade e
●
● ● ●
Homogeneidade do concreto através da velocidade das ondas longitudinais. Resultados influenciados pelas propriedades elásticas (granulometria, tipo e teor de agregado) e pela densidade do material. Possibilita estimar resistência à compressão. Permite encontrar defeitos no concreto. Ações de deterioração de um ambiente agressivo e ciclos gelo-degelo.
Método do Ultrassom - NBR-8802/94 Ensaio não destrutivo de Ultrassom: Parâmetro de medição: Velocidade de onda que percorre na estrutura Vantagem: Relativamente rápido Custo: Moderado Desvantagem: - Dificuldade de um bom acoplamento do transmissor e do receptor à superfície; - Necessidade de graxas ou vaselinas p/ acoplar Medição mais lenta. ● Velocidade média de propagação depende da Natureza do Material (porosidade, relação a/c, entre outros) ● ● ● ●
Aparelho de Ultrassom ● O instrumento consiste de um gerador e um transmissor (transdutor
piezoelétrico) para a produção de um pulso de onda no concreto e de um receptor para detectar a chegada do pulso e medir com exatidão o tempo de trânsito da onda pelo concreto. Frequência de ondas acima de 20kHz.
Método do Ultrassom - NBR-8802/94 ●
-
Falhas internas na concretagem. Profundidade de fissuras. Porosidade. Monitorar variações ao longo do tempo.
●
-
Pilares, vigas e estacas de concreto; Paredes; Reservatórios de água; Outros.
Outras Aplicações: O ensaio não destrutivo do Ultrassom é muito utilizado para se determinar Módulo de Elasticidade de determinado material: ● Há alguns estudos no Brasil que utilizam
esse método para a determinação do Módulo de Elasticidade para vigas de madeira, como espécies de Eucalipto e Pinos. ● Correlação entre o módulo de elasticidade à flexão e o módulo de elasticidade dinâmico.
Módulo de Elasticidade x Velocidade de Propagação
Resistividade Elétrica Superficial
Definição
● ρ = Resistividade Elétrica(RES)(Ω.m); ● σ = Condutividade Elétrica( Ω.m); ● R = Resistência Elétrica do material(Ω); ● L = Comprimento do Material(m); ● A = Área da seção transversal do material(m²).
Resistividade do Concreto ● A resistividade elétrica controla o fluxo de íons que difundem no concreto através
da solução aquosa presente nos seus poros (HELENE, 1993); ● Segundo Andrade et al. (2014), explicita a facilidade com que agentes agressivos podem se infiltrar na matriz de poros do concreto; ● É um parâmetro importante para a corrosão das armaduras, em que concretos de alta resistividade possuem baixa possibilidade de desenvolver corrosão (MEHTA & MONTEIRO, 2008).
.: QUANTO MAIOR A RESISTIVIDADE, MELHOR.
RES como ensaio não destrutivo ● Preserva a integridade física do concreto; ● Relativamente barato; ● Pode ser realizado em estruturas reais; ● O ensaio pode ser repetido várias vezes; ● Fácil execução; ● Rápida execução do ensaio; ● Não é normalizado no Brasil, norma
espanhola UNE 83988-2 (2012).
Fonte: (GUCUNSKI et al , 2016)
Como funciona o ensaio Método de Wenner: ● É a técnica mais empregada; ● Como funciona: ○ Eletrodos Externos: ■ Corrente Elétrica; ○ Eletrodos Internos: ■ Medem diferença de
potencial gerada; ● Normalmente: a = 5cm;
Fonte: (SENGUL & GJ ɸRV, 2008)
Como funciona o ensaio
Fonte: (REAL, 2015)
Fonte: (GUCUNSKI et al , 2016)
O que o ensaio de RES indica ● A avaliação da resistividade elétrica do concreto fornece informações a respeito da
facilidade de acesso dos íons Cl ‾ e CO2 que desencadeiam o processo de corrosão (HELENE 1993).
● Segundo Andrade
. (2014) a RES é muito relacionada à microestrutura do concreto e pode ser usada para indicar a probabilidade de haver corrosão das armaduras ou até mesmo para estimar a vida útil da estrutura. et al
O que o ensaio de RES indica ● Indica a probabilidade de haver corrosão das armaduras:
Fonte: (WHITING & NAGI, 2003)
Estudos sobre Resistividade Elétrica Superficial do Concreto
Relação água-cimento X RES ●
A relação água-cimento é sem dúvida o principal parâmetro controlador das características do concreto, influenciando a resistência mecânica do mesmo (HOPPE, 2005).
●
Segundo Santos(2006) quanto maior a a/c, maior o volume dos poros e maior a chance de haver interconexão entre eles diminuindo a RES. Fonte: (NEVILLE, 1997 apud VICENTE, 2010)
Temperatura X RES ●
O aumento da temperatura acarreta em uma diminuição na viscosidade da água, o que aumenta a mobilidade iônica, tornando o acesso de íons ao interior do concreto mais fácil, acarretando em uma diminuição na resistividade (POLDER, Fonte: (HOPPE et al., 1985 apud WHITING & NAGI, 2003) 2001).
Ensaio de Resistência à Penetração
● Conhecido comercialmente como: ○ ○ ○
Ensaio da Agulha de Windsor. Ensaio do Penetrômetro de Windsor. Ensaio da Pistola de Windsor.
● Desenvolvido na década de 60 - EUA; ○
Correlacionar a resistência à compressão do concreto com a profundidade de penetração do pino.
● ASTM C803 e BS 1881; ● Adaptado pelo Engenheiro Pontes Vieira, 1978; ○
Ensaio americano denominado Windsor Probe
● Não existe norma Brasileira;
Vantagens e Desvantagens Vantagens: ● Maior profundidade de análise; ● Simplicidade e velocidade de execução; ● Realização sobre formas de madeira; ○
Medir o desenvolvimento da resistência do concreto nas primeiras idades.
Desvantagens ● Mais caro, quando comparado com o ensaio de esclerometria;
O Método ● Utilização de uma pistola ativada a pólvora (pistola finca-pinos); ○
No Brasil pistola da marca Walsywa.
● Disparo de um pino de alta dureza contra uma peça de concreto;
O Método ● A leitura do pino exposto é realizado com um paquímetro, e é possível calcular o
valor do pino cravado; ● O comprimento do pino que fica exposto é uma medida de resistência à compressão (Mehta & Monteiro, 2008);
Fatores que Afetam a Resistência à Penetração ● Resistência do Concreto; ○
ASTM C308, BS 1881
● Tipo de Agregado Graúdo; ○
ASTM C308, BS 1881
● Dimensão Máxima do Agregado; ○
Evangelista
● Tipo de Cimento; ○
Evangelista
● Tipo de Forma; ○
ASTM C308
● Tipo de Acabamento; ○
ASTM C308
Ensaio de permeabilidade à água
Determinação da penetração de água sob pressão (NBR 10787) ● Após o posicionamento dos
corpos-de-prova, abrir o registro d’água, permitindo que ocupe todo o volume do reservatório e das tubulações ● Aplicar tensões de 0.1, 0.3 e 0.7 MPa, em diferentes intervalos de tempo ● Liberar toda a pressão confinada e retirar o corpo-de-prova do conjunto
Determinação da penetração de água sob pressão (NBR 10787) ● O ensaio deve ser interrompido caso haja
percolação de água através do corpo-de-prova ou saída pelas laterais
● Partir o corpo-de-prova e anotar a
profundidade máxima de penetração de água, em milímetros
Determinação do coeficiente de permeabilidade à água (NBR 10786) ● Expressa a velocidade de percolação de água
no concreto
● Os aparelhos medem as vazões de entrada e
saída de água
Determinação do coeficiente de permeabilidade à água (NBR 10786) ● Preparo do corpo-de-prova no bujão. Deve ser aplicada uma pressão de 2MPa
gradualmente, numa razão de 0,4 MPa a cada 30 minutos ● O ensaio deve ser contínuo e por período aproximado de 500 horas ● Cálculo do coeficiente de permeabilidade:
Determinação da absorção de água por imersão – Índice de vazios e massa específica (NBR 9778) ● Absorção de água por imersão: ● Índice de vazios: ● Massa específica da amostra seca: ● Massa específica da amostra saturada:
Determinação da absorção de água por capilaridade (NBR 9779) ● Após secagem em estufa, determinar a massa do corpo de prova. Preencher o
recipiente de ensaio com água, de tal forma que o nível d’água permaneça constante a 5±1 mm acima da face inferior ● Determinar a massa dos corpos-de-prova com 3h, 6h, 24h, 48h e 72h, enxugados previamente com pano úmido ● Retornar os corpos-de-prova ao recipiente e rompê-los por compressão diametral, conforme a NBR 7222, e anotar a distribuição de água em seu interior ● Absorção de água por capilaridade, em g/cm²:
Importância da avaliação da permeabilidade à água no concreto ● Evitar a corrosão das armaduras ● Concreto de baixa permeabilidade, dosado em valores baixos de relação
água-cimento, também pode sofrer problemas relacionado à corrosão das armaduras ● Deve-se considerar a composição do concreto, assim como o tempo e as condições
ambientais a que ficou submetido
Ensaio de Potencial de Corrosão
Ensaio de Potencial de Corrosão ➔
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São várias as técnicas usadas para constatação e avaliação da corrosão, mas as técnicas eletroquímicas são as mais utilizadas; É um dos métodos eletroquímicos mais utilizados para monitorar e avaliar o comportamento das estruturas de concreto armado com relação à corrosão de armadura; Potencial eletroquímico: é a medida da maior ou menor facilidade da transferência de carga elétrica entre o aço e a solução contida nos poros do concreto, devido à diferença de potencial (Hansson, 1984); Avaliação qualitativa através de mapas de potencial de corrosão ➢ probabilidade: indica áreas mais susceptíveis à corrosão.
Sobre o ensaio ➔ ➔ ➔ ➔
➔ ➔
➔
Análise qualitativa, in loco, de potenciais; Norma ASTM C876-09; Perto da base de pilares ou em lugares afetados por umidade/infiltração; Ponto de conexão com a armadura: ➢ perfuração; ➢ armadura exposta -> limpar o produto da corrosão. Detector de armaduras; Saturar a superfície da estrutura com água (eletrólito entre o eletrodo de referência e a armadura); Esponja umedecida sob o eletrodo primário.
Elementos ➔
Formação de uma pilha de corrosão: ➢ eletrodo constituído pelo aço/concreto; ➢ eletrodo de referência; ➢ voltímetro.
Resultados ➔
➔
➔
Concreto com maior resistividade elétrica possui menor probabilidade de sofrer corrosão; Fatores que podem interferir as medidas - segundo Cascudo (1997): ➢ camadas superficiais de concreto de alta resistividade; ➢ elevada compacidade do concreto e espessura de cobrimento; ➢ frente de carbonatação; ➢ frente de cloretos; ➢ teor elevado de umidade do concreto. Distorções entre o valor real e o medido (até 0,2V e 0,3V)
Tabela - Norma ASTM C876-09
Vantagens ➔ ➔ ➔
➔
➔ ➔ ➔
Delimita áreas comprometidas; Monitorar a estrutura; Sensibilidade para detectar mudanças no estado superficial da armadura; Levantamento de potenciais eletroquímicos; Método não destrutivo; Rapidez; Facilidade de execução.
Desvantagens ➔
➔
➔
➔
➔
Não fornece dados quantitativos do processo de corrosão; Aponta apenas zonas prováveis de corrosão; Limitação: concretos de alta resistividade; Interferência de grande quantidade de variáveis, como a umidade; Falta de informação a respeito da velocidade de corrosão;
Considerações e comentários finais ➔
O uso de ensaios não destrutivos é uma alternativa viável, porém ainda não está consagrada ➢ Motivos culturais; ➢ Muitas vezes, os dados coletados relacionados à resistência do material ainda não são tão confiáveis quanto aos obtidos por ensaios destrutivos; ➢ Carência de normalização nacional e internacional; ➢ Muitos são ensaios caros.
Considerações e comentários finais ➔ ➔ ➔ ➔ ➔
➔
Equipamentos calibrados; Equipe treinada; Procedimentos de execução de ensaios qualificados em norma; Verificar a posição das armaduras (resistência, densidade do aço > concreto); Abendi (Associação Brasileira de Ensaios Não Destrutivos e Inspeção); área petroquímica, aeroespacial, eletromecânico, etc.; Podem auxiliar na tomada de decisões e estabelecimento de estratégias de intervenção, em casos em que se desconhece a real situação das estruturas -> possibilita soluções menos conservadoras/complexas e reduzindo custos.
Outros Métodos: ● ● ● ● ● ● ● ●
Magnéticos e elétricos; Nucleares e radioativos; Termografia infravermelha; Emissão acústica; Ensaios de Absorção e permeabilidade; Método da Maturidade; Método da frequência da Ressonância; Radar;
Referências Bibliográficas ● ●
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Cimento Itambé - métodos de ensaios não destrutivos para estruturas de concreto. Disponível em http://www.cimentoitambe.com.br/metodos-de-ensaios-nao-destrutivos-para-estruturas-de-concreto/ téchne - métodos de ensaios não destrutivos para estruturas de concreto. Disponível em http://techne.pini.com.br/engenharia-civil/151/artigo-metodos-de-ensaios-nao-destrutivos-para-estruturasde-286643-1.aspx Construwiking - Ensaio não destrutivo de concreto - O Martelo de Schmidt. Disponível em http://construwiking.com/noticia/ensaio-nao-destrutivo-de-concreto-o-martelo-de-schimidt/82/ http://www.gcinspector.com.br/ultrassom_em_concreto-texto-c16.html http://www.oz-diagnostico.pt/_pt/layout.asp?area=3000&subarea=3400 http://www.bib.unesc.net/biblioteca/sumario/000043/000043E8.pdf BARTHOLOMEU A., GONÇALVES R. . Predição do Módulo de Elasticidade à Flexão em vigas de Eucalipto saturadas e secas ao ar utilizando a velocidade longitudinal de ultra-som. IV Conferencia Panamericana de END Buenos Aires – Octubre 2007
Referências Bibliográficas ●
● ● ●
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● ANDRADE, C.; D’ANDREA, R.; REBOLLEDO, N.
Chloride ion penetration in concrete: The reaction factor in the
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http://techne.pini.com.br/engenharia-civil/142/artigo286563-2.aspx
Referências Bibliográficas ●
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GUCUNSKI, N., et al. (2016). Capture and Quantification of Deterioration Progression in Concrete Bridge Decks through Periodical NDE Surveys. Journal of Infrastructure Systems, 2016.
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Curitiba, 2015. ●
WHITING, D. A.; NAGI, M. A. Electrical resistivity of concrete – A literature review. 2003. 57p. R&D Serial n. 2457. Portland Cement Association. Skokie, Illnois, EUA.
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HOPPE, T. F. Resistividade elétrica de concretos contendo diferentes teores de cinza de casca de arroz. Dissertação (mestrado), Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, 2005.
Referências Bibliográficas ●
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POLDER, R. B. Test methods for on site measurement of resistivity of concrete. Rilem TC 154 – EMC Electrochemical Techniques for Measuring Mettalic Corrosion . Construction and Building Materials, vol. 15, p. 125 –
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