dissertação 036 - thiago do carmo · manutenção ou diagnostico de obras já em trabalho, adota...

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CENTRO UNIVERSITÁRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS – UNILESTE MG

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA INDUSTRIAL

THIAGO OLIVEIRA DO CARMO

VERIFICAÇÃO DA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO DO CONCRETO PELO

MÉTODO DE ENSAIO NÃO DESTRUTIVO DE ULTRASSOM

Coronel Fabriciano

2012

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THIAGO OLIVEIRA DO CARMO

VERIFICAÇÃO DA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO DO CONCRETO PELO

MÉTODO DE ENSAIO NÃO DESTRUTIVO DE ULTRASSOM

Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Industrial do Centro Universitário do Leste de Minas Gerais, como requisito parcial para obtenção do título de Mestre em Engenharia Industrial. Orientador: Dr. Fabrício Moura Dias

Coronel Fabriciano

2012

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AGRADECIMENTOS

À todos que contribuíram com mais essa etapa de vida.

Aos meus familiares (avó, pai, mãe).

Ao Orientador Dr. Fabricio Moura Dias, por todas as dicas e auxílios prestados no decorrer

deste trabalho.

À minha esposa Priscila Ferreira, por compreender os momentos ausentes.

À Solução Engenharia, Consultoria e Tecnologia na Pessoa de Luís Eugenio Maia, que

auxiliou, permitindo que todos os ensaios fossem realizados em seu Laboratório.

Ao Marcus Palhares, por permitir que este estudo fosse realizado com concreto da Supermix.

Ao Edson Araújo, por ter incentivado tanto e abastecer com força sempre que essa se

esgotava.

À Deus, por todas as oportunidades que me deste, saúde e sempre, sempre me ajuda.

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RESUMO

Com o crescente aumento da construção civil no Brasil, seguindo tendência mundial, a utilização do concreto como elemento estrutural, ganha cada vez mais espaço. Essa crescente demanda na utilização do concreto tem estimulado estudos sobre o controle tecnológico do concreto (ensaios de caracterização e controle de recebimento), que em alguns casos ainda é visto como um acréscimo financeiro na obra. O objetivo desse controle é garantir e verificar a qualidade de aplicação do concreto segundo especificações de projeto. Com cada vez mais esbeltes nas peças de concreto, métodos de ensaios destrutivos comprometem a condição estrutural. Geralmente, os controles, tanto em concretos para atender projetos quanto para manutenção ou diagnostico de obras já em trabalho, adota metodologias com ensaios destrutivos que podem dificultar e/ou comprometer esta análise. O ultrassom - ensaio não destrutivo, tem sido uma ferramenta estudada para este tipo de análise na construção civil. Com a utilização deste método pode-se estimar a qualidade do concreto e também estimar a resistência à compressão axial simples verificando a velocidade de propagação de onda ultrassônica através do material. Esses estudos em diferentes fatores água/cimento através de correlações matemáticas possibilitam tais estimativas. Sendo assim, este trabalho apresenta uma proposta de verificação de resistência à compressão com a utilização de ensaio não destrutivo pelo método de ultrassom. Os concretos, objeto deste estudo, foram coletados em uma concreteira da região do Vale do Aço. Foram adotados concretos com fatores água/cimento de 0,48, 0,68, 0,73, 0,91, 0,95. Nestes concretos foram feitas leituras de ultrassom na sua direção axial e também foram ensaiados à resistência à compressão axial simples, segundo documentos normativos da ABNT. Foram realizadas correlações entre as relações água/cimento e: resistências características à compressão e velocidade de propagação de ondas. Foram obtidas equações matemáticas que representam estas correlações. O método de ultrassom pode ser considerado um método alternativo na predição das propriedades dos concretos. Palavras chave: Concreto, Controle tecnológico, Ultrassom.

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ABSTRACT With rising construction in Brazil, following a worldwide trend, the use of concrete as structural element, has increased. This increasing demand on the use of concrete has stimulated studies on concrete technological control (characterization tests and receiving control), that may encumber the building. The purpose of this control is to ensure and verify the quality of implementation of concrete according to design specifications. With increasingly slenderness parts of concrete destructive testing methods compromise the structural condition. Generally the control sample of concrete in structures or in situ, adopts destructive testing methodologies that may hinder and / or compromise the analysis. The ultrasonic non-destructive testing a tool has been studied for this type of analysis in building. Using this method one can estimate the quality of the concrete and also to estimate the compressive strength checking the speed of ultrasound wave propagation through the material. These factors studies in different water / cement through mathematical correlations enable such estimates. Therefore, this work proposes a verification of compressive strength with the use of non-destructive testing method of ultrasound. The concrete in this study were collected in a region of the Brazilian company Vale Steel with of water / cement ratio of 0.48, 0.68, 0.73, 0.91, 0.95 In these concrete ultrasound readings were made in its axial direction and were also tested for compressive strength, according to Brazilian Code. Correlations were made between water/cement ratios and: resistance to compression characteristics and speed of wave propagation. We obtained mathematical equations that represent these correlations. The method of ultrasound may be considered an alternative method for predicting the properties of the concrete. Keywords: concrete, control technology, Ultrassom.

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Lista de figuras

Figura 1: Concreto no estado fresco.........................................................................................27 Figura 2: Concreto Endurecido. ...............................................................................................29 Figura 3: Comportamento tensão deformação do concreto......................................................15 Figura 4: Curva de Abrams hipotética......................................................................................25 Figura 5: Conjunto Abatimento do tronco de Cone. ................................................................27 Figura 6: Fôrmas de concreto. ..................................................................................................28 Figura 7: Aumento do consumo de água para manter abatimento. ..........................................30 Figura 8: Esclerômetro. ............................................................................................................33 Figura 9: Esquema ilustrando a operação do esclerômetro. .....................................................34 Figura 10: Diferentes tipos de transmissão de pulso ultrassônico............................................36 Figura 11: Equipamento de ultrassom......................................................................................37 Figura 12: Estimativa da profundidade da fissura. ...................................................................38 Figura 13: Agregados devidamente separados em baias. .........................................................41 Figura 14: Pesagem do agregado para verificação da umidade. ..............................................43 Figura 15: Adição de água no frasco de Chapman...................................................................44 Figura 16: Adição de agregado no frasco de Chapman............................................................44 Figura 17: Pesagem de agregado. .............................................................................................45 Figura 18: Transporte de agregado...........................................................................................45 Figura 19: Slump test................................................................................................................46 Figura 20: Corpos de prova prontos para desmoldar................................................................48 Figura 21: Corpos de prova em Câmara úmida........................................................................48 Figura 22: Retifica de corpos de prova.....................................................................................49 Figura 23: (A e B) Dispositivo de alinhamento de transmissores para ensaios de ultrassom. .49 Figura 24: Adição de gel nos transmissores para ensaio de ultrassom.....................................50 Figura 25: Execução de leituras dos corpos de prova no ensaio de ultrassom.........................50 Figura 26: Rompimento de corpos de prova. ...........................................................................51 Figura 27: Curva de Abrams para valores de resistência das relações estudadas. ...................64 Figura 28: Equações Exponenciais da resistência à compressão com o fator água/cimento. ..65

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Lista de tabelas

Tabela 1: Principais tipos de cimento encontrados no Brasil...................................................17 Tabela 2: Influência da composição na denominação do cimento. ..........................................17 Tabela 3: Limites granulométricos do agregado graúdo. .........................................................21 Tabela 4: Exigências granulométricas para agregados miúdos. ...............................................21 Tabela 5: Classificação dos aditivos para concreto. .................................................................23 Tabela 6: Correlação da qualidade do concreto em função da velocidade ultrassônica. .........38 Tabela 7: Quantitativo dos traços. ............................................................................................41 Tabela 8: Caracterização da areia artificial. .............................................................................42 Tabela 9: Caracterização da areia natural.................................................................................42 Tabela 10: Caracterização da brita 1. .......................................................................................43 Tabela 11: “Slump test” apresentados pelos concretos estudados e suas respectivas faixas de aceitação. ..................................................................................................................................46 Tabela 12: Número de camadas e golpes para moldagem de corpos de prova. .......................47 Tabela 13: Velocidade de propagação de onda ultrassônica a/c 0,48. .....................................52 Tabela 14: Velocidade de propagação de onda ultrassônica a/c 0,68. .....................................53 Tabela 15: Velocidade de propagação de onda ultrassônica a/c 0,74. .....................................54 Tabela 16: Velocidade de propagação de onda ultrassônica a/c 0,91. .....................................55 Tabela 17: Velocidade de propagação de onda ultrassônica a/c 0,95. .....................................56 Tabela 18: Velocidade média de propagação de onda ultrassônica dos a/c estudados. ...........57 Tabela 19: Qualidade do concreto. ...........................................................................................57 Tabela 20: Resultados de rompimento de corpos de prova para relação 0,48. ........................58 Tabela 21: Resultados de rompimento de corpos de prova para relação 0,68. ........................59 Tabela 22: Resultados de rompimento de corpos de prova para relação 0,74. ........................60 Tabela 23: Resultados de rompimento de corpos de prova para relação 0,91. ........................61 Tabela 24: Resultados de rompimento de corpos de prova para relação 0,95. ........................62 Tabela 25: Resultados de rompimento médio das relações água/cimento. ..............................63 Tabela 26: Comparação dos resultados obtidos e resultados de projeto. .................................63 Tabela 27: Equações Exponenciais da resistência à compressão com o fator água/cimento. ..65 Tabela 28: Equações exponenciais da correlação velocidade ultrassônica com o fator água/cimento.............................................................................................................................66

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SUMÁRIO

RESUMO...................................................................................................................................4

1. INTRODUÇÃO ....................................................................................................................9

2. OBJETIVOS .......................................................................................................................12

2.1. OBJETIVO GERAL .........................................................................................................12

2.2. OBJETIVO ESPECIFICO .................................................................................................12

3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA..........................................................................................13

3.1 MATERIAIS CONSTITUINTES DO CONCRETO-MCC .........................................................16

3.1.1 Cimento ....................................................................................................................16

3.1.1.1 Tipos de Cimento Portland................................................................................17

3.1.2 Agregados para concreto.........................................................................................18

3.1.3. Água para concreto.................................................................................................22

3.1.4. Aditivos para concreto ............................................................................................22

3.1.4.1. Tipos de Aditivos .............................................................................................23

3.1.5 Estudo sobre a importância da Curva de Abrams...................................................25

3.2. PROPRIEDADES DO CONCRETO .....................................................................................26

3.2.1. Propriedades no estado fresco................................................................................26

3.2.2 Propriedades no estado endurecido ........................................................................28

3.3. LIMITAÇÕES DO CONCRETO..........................................................................................29

3.4. ENSAIOS NÃO DESTRUTIVOS APLICADOS AO CONCRETO..............................................32

3.4.1 Esclerômetro de reflexão .........................................................................................33

3.4.2 Penetração de pinos.................................................................................................34

3.4.3 Ultrassom em concreto ............................................................................................35

4. MATERIAIS E MÉTODOS..............................................................................................40

4.1. MATERIAIS.....................................................................................................................40

4.2. PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS ............................................................................40

5. RESULTADOS E DISCUSSÃO .......................................................................................52

6. CONCLUSÃO.....................................................................................................................67

REFERÊNCIAS .....................................................................................................................69

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1. INTRODUÇÃO

Com o aumento na demanda da construção civil e obras de infraestrutura, a utilização de um

material com características que nos permite facilidade de manuseio e moldagem a vários

tipos de forma, tornou o concreto um dos materiais mais consumidos no Brasil, seguindo

tendência mundial.

A diversidade de aplicação a meios diversos vem difundindo sua utilização no meio da

construção civil. Outra justificativa para seu uso intenso é a facilidade com que seus

constituintes são encontrados, podendo ser de diversas origens (basalto, seixo, gnaisse,

calcário) entre outras.

Segundo Kett (1999) o concreto é composto por quatro ingredientes básicos: cimento,

agregados graúdos, agregados miúdos e água. Desde sua invenção o concreto é simplesmente

uma mistura de agregados, cimento e água. Nos dias atuais novos materiais vêm sendo

adicionados ao concreto com intuito de modificar algumas propriedades, entre estes materiais

estão às fibras, adições minerais e os aditivos químicos.

Mehta e Monteiro (2008) definem três razões principais que justificam a utilização do

concreto como material de engenharia. A primeira delas é a resistência do concreto à água, a

segunda razão é a facilidade com que elementos estruturais dos concretos podem ser obtidos

através de uma variedade de formas e tamanhos e a terceira razão é o baixo custo e a rápida

disponibilidade de materiais para uma obra de construção civil.

Macroscopicamente o concreto é um compósito, pois ele possui duas fases distintas, a fase

matriz e a fase particulada. A fase matriz é composta por pasta de cimento endurecida e

dispersas na matriz estão às britas (fase particulada). Já Rodolpho (2007) descreve o concreto

como sendo uma suspensão concentrada de partículas sólidas (agregados) em um líquido

viscoso (pasta de cimento).

Se testado separadamente a resistência dos materiais constituintes são diferentes. A pasta de

cimento hidratada e os agregados apresentam ruptura elástica linear (capacidade de

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deformação) já o concreto apresenta comportamento inelástico a partir de 30% Fc. As

propriedades dos materiais compostos complexos não precisam ser iguais à soma das

propriedades de seus componentes. Assim, tanto a pasta de cimento hidratada e os agregados

mostram lineares propriedades elásticas, enquanto que o concreto não.

Suas propriedades diferem em dois estados distintos (estado fresco e estado endurecido). No

estado fresco, logo após os materiais constituintes serem homogeneizados, este pode

apresentar coesão, trabalhabilidade, tempo de pega entre outros. Já no estado endurecido

diversos ensaios destrutivos são utilizados para determinar sua resistência à tração, resistência

à compressão, resistência ao fogo e durabilidade.

Um importante estudo desenvolvido por Abrams1 mostra que a resistência axial simples do

concreto está diretamente ligada a seu fator água/cimento (a/c) conhecida mundialmente como

Lei de Abrams. Outra contribuição desse pesquisador foi introduzir a medida da consistência

do concreto por meio de um tronco cônico de altura 30 cm e bases de 10 cm e 20 cm

(IBRACON, 2005).

Nos concretos, a quantidade dos seus constituintes deve ser respeitada para assegurar a

resistência característica de projeto. Por exemplo, uma adição de água indevida pode

aumentar a porosidade e diminuir a resistência à compressão do concreto.

Os aglomerantes (cimentos) reagem com a água que ao solidificarem formam um compósito

resistente as mais diversas ações. Um fator que dificulta o manuseio do concreto e sua

trabalhabilidade, que diminui em função do tempo até atingir a pega, é o estado de

solidificação do material. Este fator de diminuição de trabalhabilidade é o principal vilão da

queda de resistência do concreto na obra, já que a trabalhabilidade do concreto comum (sem

aditivos) é relativamente baixa. A água pode ser facilmente adicionada na obra para aumentar

a trabalhabilidade do concreto mas isso acarreta uma queda de resistência à compressão já que

o concreto foi projetado com a utilização do fator água/cimento. Com objetivo de aumentar o

tempo de trabalhabilidade e melhorar outras propriedades do concreto utilizam-se os aditivos

químicos.

1 Duff A. Abrams (1880, Illinois, - 1965, New York) foi um pesquisador norte-americano no domínio da composição e propriedades do concreto.

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Os aditivos foram introduzidos em 1970 sobre grande desconfiança do mercado. Hoje eles são

praticamente utilizados em quase todos os traços de concreto. Por definição, o objetivo dos

aditivos é alterar determinadas propriedades do concreto. Para tal, eles são adicionados aos

concretos em pequenas porcentagens em relação à massa de cimento (geralmente constituem

até 5% desta). Os aditivos alteram, por exemplo, a consistência e o tempo de pega do

concreto. Na prática, podem possibilitar concretagens e desenformas mais rápida.

Além de melhorarem e modificarem as propriedades do concreto os aditivos reduzem o custo

do concreto, pois em quantidades adequadas estes permitem que reduções racionais no

consumo de aglomerante sejam feitas, reduzindo custos.

A resistência à compressão do concreto é a propriedade geralmente especificada no projeto.

Esta propriedade que é medida através de um ensaio destrutivo indica a quantidade de tensão

necessária para que o material se rompa. O concreto possui uma boa resistência à compressão,

mas sua capacidade de resistir à tração é cerca de 10 vezes menor que a resistência à

compressão, tornando uma limitação.

Comumente, a inspeção e o diagnóstico do desempenho de estruturas de concreto armado

estão relacionados com ensaios de resistência à compressão em testemunhos extraídos da

própria estrutura, ou seja, ensaios destrutivos que danificam ou comprometem seu

desempenho.

A utilização de ensaios não destrutivos ultrassom passa a ser uma alternativa mais atraente,

uma vez que os métodos se modernizaram, aumentando a precisão de análise. As vantagens

dos ensaios não destrutivos são: proporcionar pouco ou nenhum dano à estrutura, serem

aplicados com a estrutura em uso e permitir que problemas possam ser detectados em estágio

ainda inicial.

Sendo assim esse trabalho apresenta uma possibilidade de se estimar a resistência à

compreensão do concreto através de ensaio não destrutivo de leitura ultrassônica. Para tanto

foi realizado estudo em cinco relações água/cimento de concretos fornecidos na região de

Ipatinga – MG. Sendo possível elaborar a curva de Abrams e posteriores estudos com ensaio

de ultrassom, podendo assim estimar a resistência à compressão através de correlações

exponenciais.

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2. OBJETIVOS

2.1. Objetivo Geral

Verificar a Resistência à Compressão Axial do concreto por meio do ensaio não destrutivo de

ultrassom.

2.2. Objetivo Especifico

· Verificar as características dos concretos executados por uma empresa da Região do

Vale do Aço com diferentes fatores água/cimento.

· Elaborar a curva de Abrams por meio da correlação entre os fatores água/cimento e a

Resistência à Compressão Axial para os concretos.

· Correlacionar os fatores água/cimento e velocidade de propagação de onda

ultrassônica.

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3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

Segundo Callister (2006) o concreto é um material compósito que consiste em uma agregação

de partículas ligadas umas às outras por um tipo de ligante, neste caso o cimento Portland.

Neville (1997) ainda afirma que cimento pode ser considerado com um material com

propriedades adesivas e coesivas capaz de unir fragmentos (agregados) de minerais entre si de

modo a formar um todo compacto.

Bauer (2011) define o cimento Portland como um produto obtido pela pulverização do clinker

constituído essencialmente de silicatos hidráulicos de cálcio, com certa proporção de sulfato

de cálcio natural, contendo, eventualmente, adição de certas substâncias que modificam suas

propriedades ou facilitam seu emprego.

Fusco (2008) afirma que os componentes do cimento Portland são a cal (CaO), a sílica

(SiO2), a alumina (Al2O3) e o óxido de ferro. Esses componentes são aquecidos até a

sinterização e posteriormente moídos até a finura adequada.

Outro constituinte, os agregados compreendem 3/4 dos concretos e são os componentes de

menor custo. Existe uma gama de materiais que podem ser utilizados respeitando limites

mínimos e máximos predispostos nas normas técnicas. A NBR NM 12654 (1992) descreve

procedimentos para controle tecnológico de materiais. A água destinada para o amassamento

do concreto tem que ser livre de material orgânico, ou seja, potável de acordo com a NBR

6118 (2007).

De acordo com Bauer (2011), os agregados são materiais particulados de atividade química

praticamente nula, constituídos de misturas de partículas cobrindo extensa gama de tamanhos.

Estes agregados são de origens naturais e artificiais e suas características diferem muito de

acordo com sua origem e sua formação geológica.

A Brita 1, brita 0, areia são algumas classificações que estes agregados podem ser

enquadrados e estas classificações dependem das dimensões das partículas, que é verificada

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sobre instruções normativas da NBR 7211 (2009). Outra propriedade intrínseca aos agregados

é a densidade real e aparente, que varia de acordo com o tipo de formação rochosa.

Para produzir um bom concreto algumas observações devem ser feitas para que o mesmo

atenda alguns requisitos de projeto. A Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT)

define os requisitos e define as variações dos materiais. Um exemplo é o uso de agregados em

conformidade com a NBR 7211 (2009) e NBR 12654 (1992). Outros fatores que influenciam

diretamente na qualidade e interferem nas propriedades é o uso de água potável, tempo de

mistura e o tipo de ligante (cimento).

Selecionados e classificados os agregados, métodos de dosagem podem ser aplicados para

melhor dimensionamento dos materiais, ou seja, quantidade de materiais para se realizar uma

mistura adequada dos agregados para que se tenha um bom concreto.

O concreto possui dois estados: o fresco e o endurecido. O estado fresco é o estado que o

material aceita imposição física, podendo ser citado, como exemplo, a capacidade de se

moldar a diversos tipos de formas, que ocorre logo após a mistura de todos os materiais

constituintes. Já no estado endurecido este material se apresenta como uma rocha sólida e não

aceita nenhuma trabalhabilidade.

Após a mistura dos agregados, cimento e água, em equipamento mecânico, o concreto está

pronto para ser utilizado, respeitando características do projeto, sendo que as principais

características previstas são a trabalhabilidade (estado fresco) e a resistência à compressão

axial simples (estado endurecido).

Segundo Castro (2009), a determinação da resistência à compressão axial é utilizada para

determinação e adequação de traços de concreto, ou ainda como parâmetros no controle de

qualidade da resistência nas edificações, onde existem métodos sistematizados a serem

seguidos, permitindo a padronização e avaliação dos resultados.

A resistência à compressão é um ensaio destrutivo realizado no concreto e a propriedade

geralmente é requisitada em projetos, embora outras propriedades sejam de grande

importância como a durabilidade e a permeabilidade. Para Newman e Choo (2003), o

principal fator que determina a durabilidade é um concreto de boa qualidade e com baixa

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porosidade. Não obstante, a resistência à compressão da idéia geral da qualidade do concreto,

pois ela esta diretamente relacionada com a estrutura da pasta de cimento hidratada

(NEVILLE, 1997).

A resistência do concreto depende essencialmente dos materiais constituintes, suas

proporções e dos procedimentos de mistura, cura e ensaio (CASTRO, 2009).. A figura 1

apresenta o diagrama tensão x deformação para o concreto sob esforço de compressão.

Segundo Newman e Choo (2003), para obter a resistência à compressão desejado é importante

entender os fatores que governam a resistência do concreto, as propriedades da pasta de

cimento, as propriedades da zona de transição entre a pasta e o agregado graúdo, as

propriedades do agregado e as proporções relativas dos materiais constituintes. Todos estes

fatores devem ser verificados para fazer um bom concreto.

Figura 1: Comportamento tensão deformação do concreto.

A não linearidade da curva tensão versus deformação é o resultado da ação de

microfissuração progressiva do material sob cargas. O avanço da microfissuração interna no

concreto passa por vários estágios, que dependem do nível de tensão aplicada (MEHTA E

MONTEIRO, 2008).

Mehta e Monteiro (2008) justificam a resistência de ruptura à compressão do concreto abaixo

resistência à compressão do agregado e da pasta de cimento, devido à nucleação e propagação

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de trincas na interface brita pasta de cimento. Já que este material possui baixos índices de

deformação, a ruptura acontece de forma catastrófica.

3.1 Materiais constituintes do concreto-mcc

Conforme dito anteriormente o concreto é um material compósito, que tem em sua

composição materiais de diversas morfologias. Este material é composto de cimento,

agregado graúdo (brita), agregado miúdo (areia), água, aditivo e em alguns casos especiais

adições.

3.1.1 Cimento

Por cimento entende-se, aglomerante hidráulico obtido pela moagem de clínquer ao qual se

adiciona, durante a operação, a quantidade necessária de uma ou mais formas de sulfato de

cálcio. Durante a moagem é permitido adicionar a esta mistura materiais pozolânicos, escórias

granuladas de alto-forno e/ou materiais carbonáticos, nos teores especificados, produzindo

assim os mais diversos tipos de cimentos fornecidos no Brasil, (NBR 5732, 1992).

O cimento portland é um pó fino com propriedades aglomerantes, aglutinantes ou ligantes,

que endurece sob ação da água. Depois de endurecido, mesmo que seja novamente submetido

à ação da água, o cimento portland não se decompõe mais (ABCP, 2002).

O Cimento Portland é o material responsável pela aglutinação dos demais materiais. Quando

em contato com a água o cimento tende a enrijecer aglutinando os materiais e proporciona ao

material o poder de solidificar-se o transformando em uma rocha artificial em pouco tempo.

Segundo Neville (1997) a designação “Cimento Portland” foi dada originalmente devido à

semelhança de cor e qualidade a pedra de Portland – um calcário de Dorset. Esta designação

permanece até hoje no mundo todo, referindo-se ao cimento obtido pela mistura íntima de

materiais calcários e argilosos, ou sílica e alumina e óxidos de ferro, para queima e moagem

conjunta do gesso.

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3.1.1.1 Tipos de Cimento Portland

No Brasil existem vários tipos de cimento, e esses materiais diferem principalmente de acordo

com sua composição, A tabela 1 apresenta os principais tipos de cimentos encontrados no

Brasil.

Tabela 1: Principais tipos de cimento encontrados no Brasil.

Tipo de Cimento Portland Norma Técnica

Comum

Alta Resistência Inicial

Composto

Alto forno

Pozolanico

Resistente aos Sulfatos

Branco

Baixo calor de hidratação

NBR 5732 (1991)

NBR 5733 (1991)

NBR 11578 (1991)

NBR 5735 (1991)

NBR 5736 (1999)

NBR 5737 (1992)

NBR 11989 (1991)

NBR 9830 (2006)

Fonte: ABCP (2002).

Um exemplo de como a composição influencia na denominação do concreto está disposto na

NBR 5732:1991, conforme tabela 2.

Tabela 2: Influência da composição na denominação do cimento.

Componentes (% em massa)

Sigla Classe de resistência Clinquer + sulfato de

cálcio

Material

Pozolânico

CP I

25

32

40

100

0

CPI S

25

32

40

99-95

1-5

Fonte: NBR 5732 (1991).

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Na Tabela 2 lê-se:

CP I – Cimento Portland Puro

CP I S – Cimento Portland Composto

Todos os cimentos são caracterizados segundo suas composições e suas classes de resistência,

que indicam o valor mínimo de resistência que este cimento deve apresentar aos 28 (vinte e

oito) dias, seguindo procedimentos pré-dispostos na NBR 7215 (1996). O emprego dos mais

diversos tipos de cimento normalizados no Brasil dá-se conforme necessidade de cada projeto

e/ou estrutura a ser concretada.

3.1.2 Agregados para concreto

Segundo Neville (1997), 75 % (setenta e cinco por cento) partes do volume do concreto são

ocupadas pelos agregados, enfatizando sua contribuição para a resistência do concreto.

O agregado não só pode influenciar a resistência do concreto, pois

agregados com propriedades indesejáveis podem produzir um

concreto pouco resistente, mas também podem comprometer a

durabilidade e o desempenho estrutural do concreto, (NEVILLE,

1997).

Segundo Mehta e Monteiro (2008) os agregados são relativamente baratos e não reagem

quimicamente com a água. Neville (1997) reitera que o agregado era visto como material

inerte disperso por entre a pasta de cimento, mas afirma que suas propriedades físicas,

térmicas e às vezes químicas influenciam na qualidade do concreto.

As propriedades dos agregados diferem e influenciam na propriedade do concreto no seu

estado fresco e endurecido. Um exemplo é a porosidade do agregado que irá afetar de forma

significativa na trabalhabilidade do concreto, sendo prejudicial à aplicação do material.

Bauer (2011) dá indícios de como caracterizar a qualidade do agregado, mantendo os outros

agregados constantes e substitui-se a areia, confeccionando-se corpos de prova. Esses corpos

de prova serão rompidos nas mesmas idades. O que apresentar resultado superior foi

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fabricado com um agregado (areia) melhor do que aqueles que apresentarem resultados

inferiores.

A resistência à compressão do agregado é muito superior à resistência da pasta de cimento

endurecido dos concretos de composição usual de 20 a 30 MPa.

Segundo Bauer (2011), a forma dos grãos do agregado graúdo influi na qualidade do

concreto, ao lhe alterar a trabalhabilidade, afetando, em sequência, as condições de

bombeamento, lançamento e adensamento do concreto. Os agregados podem ser classificados

segundo sua forma em cuboides, alongados e lamelares. Boggio (2000) ainda dá indícios da

influência dessas classificações dos agregados nas propriedades do concreto.

Os agregados podem ser de origem natural ou artificial, sendo os artificiais provenientes de

britamento em pedreiras devidamente legalizadas nos órgãos regulamentadores e ou

provenientes de extrações em rios denominadas naturais. Todos devem obedecer a limites

predispostos na (NBR 7211, 2009).

O que torna o concreto um material com baixo custo para sua aplicação em diversos

segmentos, principalmente na construção civil, é a facilidade com que seus agregados são

encontrados na natureza.

Os agregados graúdos e os agregados miúdos são descritos pela ABNT 7211 (2009) como

sendo:

Agregado miúdo: Areia de origem natural ou resultante do britamento

de rochas estáveis, ou mistura de ambas, cujos grãos passam pela

peneira ABNT 4,8 mm e ficam retidos na peneira ABNT 0,075 mm. E

Agregado graúdo: Pedregulho ou a brita proveniente de rochas

estáveis, ou mistura de ambos, cujos grãos passam por uma peneira de

malha quadrada com abertura nominal de 152 mm e ficam retidos na

peneira ABNT 4,8 mm (ABNT 7211, 2009).

Para a definição de parâmetros de dosagem é necessário realizar ensaios para conhecer certas

propriedades dos agregados. Massa específica, composição granulométrica, porosidade e teor

de umidade são características utilizadas para definir esses parâmetros.

20

Um exemplo da influência de parâmetros dos agregados nas propriedades do concreto é a

distribuição granulométrica que afeta diretamente a trabalhabilidade. Um aumento de material

retido na peneira de 0,15 mm exige aumento de água de amassamento e, consequentemente,

aumento de cimento para uma mesma resistência à compressão característica.

Dentre essas propriedades, a massa específica, composição granulométrica, forma e textura

superficial dos agregados influenciam nas características do concreto no estado fresco. A

porosidade e a composição mineralógica do agregado afeta a resistência, dureza e o módulo

de elasticidade do concreto(MEHTA e MONTEIRO, 2008). Ensaios de caracterização desses

agregados, também denominados materiais constituintes do concreto, seguem procedimentos

da NBR 7211 (2009) e a determinação da composição granulométrica segundo NM 248

(2003).

Segundo Damineli (2007), a porosidade do agregado influencia diretamente na estrutura do

concreto fresco e no concreto endurecido, sendo esta quando aumentada interfere diretamente

em propriedades com trabalhabilidade e resistência à compressão simples.

Os limites granulométricos para os agregados graúdos e agregados miúdos estão estabelecidos

na NBR 7211 (2009) e apresentados nas tabelas 3 e 4.

21

Tabela 3: Limites granulométricos do agregado graúdo.

Porcentagem, em massa, retida acumulada.

Zona Granulométrica Peneira com abertura de

malha 4,75/ 12,5 9,5/ 25 19/ 31,5 25/50 37,5/ 75

75 mm

63 mm

50 mm

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

0 – 5

0 – 5

5 – 30

75 – 100

37,5 mm - - - 5 – 30 90 – 100

31,5 mm - - 0 – 5 75 – 100 95 – 100

25 mm - 0 – 5 5 – 25 87 – 100 -

19 mm - 2 – 15 65 – 95 95 – 100 -

12,5 mm 0 – 5 40 – 65 92 – 100 - -

9,5 mm 2 – 15 80 – 100 95 - 100 - -

6,3 mm 40 – 65 95 - 100 - - -

4,8 mm 80 – 100 - - - -

2,4 mm 95 - 100 - - - -

Fonte: NBR 7211 (2009).

Tabela 4: Exigências granulométricas para agregados miúdos.

Peneira Porcentagem passante

9,5 mm 100

4,75 mm 95-100

2,36 mm 80-100

1,18 mm 50-85

600 µm 25-60

300 µm 10-30

150 µm 2-10

Fonte: NBR 7211 (2009).

Além de estabelecer limites granulométricos para os agregados, a NBR 7211 (2009) também

estabelece métodos para cálculos de dimensão máxima característica e composição

granulométricas. Definir esses parâmetros é importante, pois influencia diretamente na

trabalhabilidade e no custo do concreto.

22

3.1.3. Água para concreto

A água a ser utilizada como material constituinte do concreto deve ser livre de impurezas e

materiais orgânicos, ou seja, potável.

Em geral, diz-se que a água de amassamento deve ser boa para beber, mesmo sabendo-se que

em muitos casos algumas águas não adequadas para beber podem ser utilizadas de forma

satisfatória para o preparo de concretos – desde que apresentam pH entre 6,0 e 8,0, sem serem

salobras (NEVILLE, 1997).

Tomando as devidas proporções, considerando todos os fatores que podem influenciar na

constituição do traço de concreto (temperatura ambiente, umidade dos agregados, modulo de

finura da areia e brita), os materiais podem ser misturados e esta mistura nos dará o concreto

convencional.

3.1.4. Aditivos para concreto

Aditivos são produtos químicos responsáveis por modificações consideráveis nas

propriedades dos concretos. Estes elementos passaram a ser introduzidos no concreto com

intuito de auxiliar no desempenho do material e diminuir custos.

Para Lisboa (2004), os aditivos são materiais que adicionados ao concreto durante seu

processo de mistura, em quantidade pequena em relação à massa de cimento, tem a finalidade

de modificar as propriedades frescas ou endurecidas do concreto.

Segundo Newman e Choo (2003), diversos tipos de aditivos podem ser utilizados para

aumentar a fluidez da mistura, com um mesmo teor de água, e para reduzir o teor de água da

mistura em uma mesma fluidez e melhorar a resistência e durabilidade. Certos aditivos são

capazes de reduzir a quantidade de água de uma mistura, deixando o concreto mais fluido.

Já Neville (1997) atribui aos aditivos à capacidade de proporcionar ao concreto consideráveis

mudanças físicas e econômicas e ainda acrescenta que, o uso racional desse modificador de

23

propriedades pode ajudar na redução de cimento e no adensamento do material em lugares de

difícil acesso.

Outra consideração feita por Neville (1997) é que o aditivo pode ser definido como um

produto químico, que exceto em casos especiais, pode ser adicionado à mistura de concreto

com teores inferiores a 5% em relação à massa de cimento, durante a mistura ou na hora da

aplicação do concreto na obra, para melhorar as propriedades.

Segundo Ibracon (2005), o uso correto dos aditivos permite: melhorar a reologia do concreto,

melhorar a pega e o endurecimento, diminuir o ar e outros gases aprisionados, aumentar a

resistência mecânica, ampliar campo de aplicações e diminuir custos.

Com o emprego da quantidade e do aditivo correto, o concreto tem um ganho nas suas

propriedades (trabalhabilidade, coesão e resistência à compressão) e pode oferecer reduções

de aglomerante mantendo a mesma resistência à compressão característica.

3.1.4.1. Tipos de Aditivos

Segundo NBR 11768 (1992) os aditivos são classificados conforme tabela 5:

Tabela 5: Classificação dos aditivos para concreto.

Tipo de aditivo Aditivo

P

R

A

PR

PA

IAR

SP

SPR

SPA

Plastificante

Retardador

Acelerador

Plastificante Retardador

Plastificante Acelerador

Incorporador de ar

Superplastificante

Superplastificante retardador

Superplastificante acelerador

Fonte: NBR 11768 (1992).

24

A NBR 11768 (1992) ainda diz que os aditivos segundo seus tipos, devem apresentar as ações

a seguir quando utilizados de forma racional no concreto:

Aditivo plastificante (tipo P), produto capaz de aumentar o índice de consistência do

concreto mantida a quantidade de água de amassamento, ou que possibilita a redução

de, no mínimo, 6% da quantidade de água de amassamento para produzir um concreto

com determinada consistência.

Aditivo retardador (tipo R), produto que aumenta os tempos de início e fim de pega do

concreto.

Aditivo acelerador (tipo A), produto que diminui os tempos de início e fim de pega do

concreto, bem como acelera o desenvolvimento das suas resistências iniciais.

Aditivo plastificante retardador (tipo PR), produto que combina os efeitos dos aditivos

plastificantes e retardador.

Aditivo plastificante acelerador (tipo PA), produto que combina os efeitos dos aditivos

plastificantes e acelerador.

Aditivo incorporador de ar (tipo IAR), produto que incorpora pequenas bolhas de ar ao

concreto.

Aditivo superplastificante (tipo SP), produto que aumenta o índice de consistência do

concreto mantida a quantidade de água de amassamento, ou que possibilita a redução

de, no mínimo, 12% da quantidade de água de amassamento, para produzir um

concreto com determinada consistência.

Aditivo superplastificante retardador (tipo SPR), produto que combina os efeitos dos

aditivos superplastificante e retardador.

Aditivo superplastificante acelerador (tipo SPA), produto que combina os efeitos dos

aditivos superplastificante e acelerador.

25

No Brasil há diversas empresas que produzem aditivos para concreto, sendo que os limites de

seus constituintes estão prescritos na NBR 10908 (2008).

3.1.5 Estudo sobre a importância da Curva de Abrams

Em 1918, Duff A. Abrams, após o estudo de inúmeros traços e análises de mais de 50.000

corpos de prova, enunciou a “Lei de Abrams”, mundialmente aceita. Abrams introduziu

também o “Módulo de Finura”, que propôs para representar, por meio de um único índice, a

distribuição granulométrica dos agregados. Esse índice mostrou ser tão útil que foi adotado

pela NBR 7211:2009 (IBRACON, 2005). Abrams introduziu também a noção de

trabalhabilidade do concreto disposto no Brasil pela NBR NM 67:1998.

A relação a/c foi muito bem caracterizada por Abrams no início do século XX, demonstrando

que para menores teores de água, para um teor específico de cimento, há ganho de resistência

à compressão, até o limite de hidratação do cimento. Naquela época o valor mínimo de a/c,

sem prejuízo da resistência estava na ordem de 0,3 (CARMO, 2006).

A Lei de Abrams estabelece que quanto maior o fator água/cimento menor será a resistência

do concreto, este evento pode ser demonstrado traçando empiricamente a curva de Abrams

conforme figura 2.

Figura 2: Curva de Abrams hipotética.

26

3.2. Propriedades do concreto

Após a homogeneização total dos materiais constituintes do concreto por meio mecânico ou

manual, este material apresenta dois estados, o estado fresco e o estado endurecido. As

propriedades do concreto também diferem nesses estados.

3.2.1. Propriedades no estado fresco

Logo após a homogeneização total dos constituintes do concreto este apresenta seu estado

fresco. Nesse estado é onde conseguimos impor ao material característica como forma e

adensamento, necessário para sua aplicação. Também é onde podemos medir algumas

propriedades como a trabalhabilidade, coesão, segregação e teor de ar.

Segundo Bauer (2011) a trabalhabilidade é uma noção subjetiva, aproximadamente definida

como o estado que oferece maior ou menor facilidade nas operações de manuseio com as

argamassas e concretos frescos.

A trabalhabilidade é a principal propriedade que é indicada, medida e verificada no concreto

no estado fresco. Em concreto sem a adição de aditivos esta propriedade é diretamente afetada

após a homogeneização dos materiais constituintes, pois decresce rapidamente com o passar

do tempo. Logo após o contato do cimento com a água, as reações ocorrem e a perda de

plasticidade é acentuada até a formação do concreto sólido, conforme conhecemos. Com a

adição de aditivos este tempo de permanência do concreto no seu estado fresco pode ser

estendido em torno de 50%. A figura 3 mostra o concreto no estado fresco sendo lançado.

Todo o procedimento para verificação previa da trabalhabilidade está descrita na NM 67

(1998).

27

Figura 3: Concreto no estado fresco.

Fonte: Mehta e Monteiro (2008).

A trabalhabilidade é vista como a propriedade mais importante a ser medida no estado fresco,

pois esta determina o quanto de esforço será necessário para que o concreto flua, além de ser

determinante para o critério de aceitação do concreto na obra conforme (NBR 12655, 2006).

Segundo Rodolpho (2007) a trabalhabilidade é uma propriedade que engloba a capacidade do

concreto ser transportado e lançado.

Para medir esta propriedade, no Brasil é utilizado o abatimento de tronco de cone também

conhecido como “slump test”, pré-disposto na NBR NM 67 (1998), método simples, mas de

suma importância para garantir as demais propriedades do concreto endurecido. O conjunto

de “slump test” é composto de placa, haste de socamento, tronco de cone e pescoço, conforme

figura 4.

Figura 4: Conjunto Abatimento do tronco de Cone.

28

Ar incorporado e segregação são duas propriedades que podem ocorrer e estão relacionadas

com a eficiência do proporcionamento durante a dosagem racional do traço. Esta segregação é

prejudicial e a dosagem deve ser corrigida.

Para a moldagem do concreto são utilizadas fôrmas cilíndricas cuja altura deve ser duas vezes

o diâmetro sendo que o diâmetro da fôrma seja quatro vezes o tamanho do agregado NBR

5738 (2008) conforme figura 5.

Figura 5: Fôrmas de concreto.

Após o lançamento do concreto no local desejado, o material permanece fresco perdendo

plasticidade (enrijecendo) até se tornar uma rocha sólida e dura. Esta transformação é

conhecida como enrijecimento e acontece com todo os concretos.

3.2.2 Propriedades no estado endurecido

Quando o concreto passa do estado fresco para o estado endurecido ele apresentará algumas

propriedades necessárias para a obra de engenharia em questão, que depende das

características desejáveis, possíveis de modificações durante o estudo experimental de

dosagem.

Segundo o ACI (2000), a durabilidade do concreto é a capacidade de resistir à ação de

intemperismo, ataque químico, à abrasão, ou qualquer outro processo de deterioração.

Concretos duradouros devem manter sua forma original, qualidade e facilidade de

29

manutenção, quando expostos ao ambiente. A figura 6 mostra o concreto no estado

endurecido.

Figura 6: Concreto Endurecido.

Fonte: Mehta e Monteiro 2008

As propriedades que o concreto deverá apresentar no estado endurecido são: durabilidade,

resistência à compressão axial simples, resistência à tração na flexão, módulo de elasticidade

entre outras. Sendo a resistência à compressão axial simples a mais requisitada em projetos de

construções civil.

O uso da resistência à compressão axial simples como a principal propriedade do concreto dá-

se pela facilidade de execução do ensaio e por caracterizar a sua resistência. Esta propriedade

mede a capacidade do material em resistir aplicação de força à compressão até seu

rompimento.

3.3. Limitações do concreto

A falta de controle tecnológico nos materiais constituintes do concreto pode afetar diversos

fatores no concreto. Um exemplo é o controle do módulo de finura da areia que afeta

diretamente no consumo de água da mistura para uma mesma trabalhabilidade. Quanto menor

o módulo de finura, maior o consumo de água, que por sua vez deve ser controlado tomando

como requisitos instruções normativas da (NM 248, 1998).

30

Em virtude da abundância de variáveis envolvidas na determinação das propriedades do

concreto, sua qualidade está diretamente ligada ao nível de controle empregado em todas as

etapas de produção, isto se dá devido à necessidade de um parâmetro de controle (CASTRO

2009). Como todo material, o concreto possui algumas limitações, que prejudicam ou

dificultam sua aplicação. Estas limitações influenciam diretamente nas propriedades do

concreto. Um exemplo de limitação é a perda de trabalhabilidade com o tempo, que é até uma

propriedade desejável para que ocorra o enrijecimento da peça, só que aceleradamente esta

perda de trabalhabilidade prejudica a aplicação do material.

A perda de trabalhabilidade é definida como a perda de consistência do concreto fresco com

passar do tempo. Esse é um fenômeno normal para todas as misturas de concreto, que com

passar do tempo tem uma perda acentuada em virtude da reação que ocorre entre o cimento

(aglomerante) e a água. A temperatura ambiente influencia diretamente na perda de

trabalhabilidade, ou seja, quanto maior a temperatura ambiente maior a perda de

trabalhabilidade do concreto, isso resulta do enrijecimento gradual de uma pasta de cimento

portland hidratada (MEHTA e MONTEIRO, 2008).

O efeito temperatura no concreto pode ser demonstrado conforme figura 7, a temperatura

fornece energia para que reações químicas acelerem, enrijecendo precocemente o concreto.

Mehta e Monteiro (2008) apresentam o aumento do consumo de água para manter a mesma

trabalhabilidade.

Figura 1: Aumento do consumo de água para manter abatimento.

Fonte: Mehta e Monteiro, (2008).

31

A figura 7 mostra que a necessidade de água para uma mistura de concreto aumenta com o

aumento da temperatura. Se a temperatura eleva de 10ºC para 38º C há um aumento de 14

kg/m³ de água para um abatimento de 75 mm. Este aumento de água reduz cerca de 15% na

resistência à compressão aos 28 dias (MEHTA e MONTEIRO, 2008).

Mehta e Monteiro (2008) listam três pontos para que ocorra a perda de abatimento do

concreto, são elas: (1) emprego de cimento com pega anormal; (2) período longo para

operações de mistura, transporte, lançamento, adensamento ou acabamento; (3) alta

temperatura do concreto devido ao calor de hidratação excessivos e/ou ao emprego de

materiais estocados em locais de temperatura ambiente muito alta.

A perda de trabalhabilidade pode ser facilmente corrigida, embora não indicada, com a adição

de água, mas vale salientar que adição de água que não esteja calculada durante o estudo de

dosagem, acarreta em um aumento do fator água/cimento diminuindo drasticamente a

resistência do concreto. Além disso, grandes adições de água podem provocar segregação e

exsudação no concreto, tornando-o impróprio para sua aplicação.

Após o lançamento de todo concreto este deve ser curado, para aliviar perda excessiva de

água da mistura. A falta de cura provoca a falta de resistência e durabilidade adequada no

concreto, já que a cura evita a perda de umidade e controla a temperatura por um período

suficiente para atingir o nível de resistência desejado.

A necessidade de cura após a aplicação do concreto, também é muito importante, pois a perda

excessiva de água resulta em fissuras internas causadas pela evaporação rápida de da água

efetiva da mistura, essas fissuras deixam o concreto mais suscetível a infiltrações e menos

resistente.

Outra limitação do concreto é a baixa capacidade de suportar tensão à tração. Sua resistência à

compressão é 10 vezes maior que sua resistência à tração, necessitando assim de armadura de

aço que resista bem a essa imposição de força.

A porosidade é outro fator que prejudica a durabilidade da estrutura de concreto. A

porosidade permite a percolação de água até atingir a armadura provocando a corrosão da

mesma.

32

3.4. Ensaios não destrutivos aplicados ao concreto

Com a utilização do concreto em larga escala, surgiram projetos e soluções estruturais

baseadas nas características desses materiais, as quais permitem cada vez mais a exiguidade

de atividades arrojadas. Caso as propriedades do concreto não sejam satisfeitas conforme

projeto, são necessários ensaios posteriores denominados ensaios não destrutivos, pois

permitem a inspeção estrutural sem danificar a estrutura (BAUER, 2011).

Segundo Evangelista (2002), os ensaios considerados não destrutivos são aqueles que não

causam nenhum dano no elemento ensaiado ou deixam pequenos danos para serem reparados

após o ensaio. Evangelista (2002) afirma também que os ensaios não provocam perda na

capacidade resistente do elemento que esta sendo analisando.

Para Machado (2005), ensaios não destrutivos e semi-destrutivos são aqueles que podem ser

usados para avaliar o elemento estrutural “in situ”, e se houver danos ao elemento durante a

execução dos ensaios, estes danos não deverão prejudicar a sua aparência e nem o seu

desempenho.

Já Abendi (2011) caracteriza os ensaios não destrutivos (END) como técnicas utilizadas na

inspeção de materiais e equipamentos sem danificá-los, sendo executados nas etapas de

fabricação, construção, montagem e manutenção, podendo ser utilizados em qualquer etapa.

Estes ensaios, afirma Mendes (2010), não prejudicam a aparência e o desempenho, tendo

ainda a possibilidade de que o ensaio possa ser repetido no mesmo local, possibilitando o

acompanhamento das variações no decorrer do tempo.

Segundo Mehta e Monteiro (2008) o uso de ensaios não destrutivos para avaliação de

concretos tem lento desenvolvimento, devido à heterogeneidade existente em varias escalas

nesse material.

Os ensaios não destrutivos, aplicáveis ao concreto, podem ser classificados em duas

categorias, segundo Machado (2005):

33

· Aqueles que fazem a medição de alguma propriedade do concreto, a partir da qual se

pode estimar a resistência, durabilidade e propriedades elásticas do material;

· Aqueles que tentam determinar posições, tamanho e condições das armaduras, áreas

de mau adensamento, vazios, fissuras e teor de umidade do concreto na estrutura.

Para Machado (2005), os ensaios não destrutivos têm a capacidade de estimar a propriedade

que se necessita (resistência à compressão e modulo de elasticidade) através de correlação

feita do concreto que está sendo analisado, ou seja, estes ensaios não medem uma propriedade

com exatidão.

3.4.1 Esclerômetro de reflexão

Segundo Mendes (2010), o esclerômetro de reflexão figura 8, é um dos mais antigos entre os

ensaios não destrutivos e ainda é utilizado com grande frequência. Esse ensaio está

fundamentado no princípio da reflexão de uma massa elástica, em que a dureza da superfície

está relacionada com o quanto essa massa será lançada novamente. No ensaio com o

esclerômetro, uma massa adquire energia oriunda da compressão de uma mola, ao se

pressionar um pistão contra a superfície a ser ensaiada.

Figura 2: Esclerômetro.

Segundo a NBR 7584 (1995), o ensaio esclerométrico é um método não destrutivo que mede

a dureza superficial do concreto fornecendo elementos para avaliação da qualidade do

concreto endurecido.

34

O método consiste em submeter à superfície do concreto a um impacto de uma forma

padronizada, usando-se uma determinada massa com uma dada energia, medindo-se o valor

do ricochete, ou seja, o índice esclerométrico (EVANGELISTA, 2002).

Mehta e Monteiro (2008) descrevem o funcionamento do método do esclerômetro de reflexão

de Schmidt.

O método consiste em um martelo controlado por mola que transmite

uma carga a um embolo. No início, o embolo estendido é colocado em

contato com a superfície do concreto, figura 9 a. A seguir, o corpo

externo do instrumento é pressionado contra a superfície do concreto,

fazendo com que a mola se estenda, figura 9 b. A trava é liberada e o

martelo se move em direção à superfície de concreto, figura 9 c. O

martelo ocasiona um impacto sobre o êmbolo, e a massa controlada

pela mola sofre um recuo após o choque (chamado de reflexão ou

rebote), que é registrado em uma escala de medida, gerando um valor

numérico para a reflexão do martelo, figura 9 d.

Figura 3: Esquema ilustrando a operação do esclerômetro.

Fonte: Mehta e Monteiro, 2008.

3.4.2 Penetração de pinos

O método consiste no disparo de pinos com uma pistola, que penetram no concreto. A

essência do método envolve a energia cinética inicial do pino e a absorção de energia pelo

concreto. O pino penetra no concreto até que sua energia cinética inicial seja totalmente

35

absorvida pelo concreto. Parte da energia é absorvida pela fricção entre o pino e o concreto, e

outra parte na fratura do concreto, (EVANGELISTA, 2002 apud ACI 228, 1989).

Segundo Bottega (2010), o princípio que rege o ensaio é que quanto maior a profundidade de

penetração do pino, menor é a qualidade e resistência do concreto. Bottega (2010) ainda

afirma que este ensaio é classificado como semi-destrutivo, pois possui dano superficial no

local ensaio embora não sejam grandes.

3.4.3 Ultrassom em concreto

Segundo Mehta e Monteiro (2008), este método de velocidade de pulso ultrassônico consiste

em medir o tempo de percurso das ondas longitudinais de pulso ultrassônico passando através

do concreto.

Bauer (2011), salienta que os equipamentos denominados ultrassons emitem ondas de

pequeno comprimento e frequências correspondentes superiores a 20 Hz, acima do limiar da

audição humana.

A distância que os pulsos percorrem no material (isto é, o comprimento do caminho) deve

também ser medidos, para permitir que uma velocidade possa ser determinada a partir dos

comprimentos da peça ensaiada e dos tempos de percurso.

Segundo Costa (2004) existem três possibilidades de se medir a velocidade de propagação de

onda no concreto, que é o direto, o semi-direto e o indireto; e os resultados devem ser

apresentados referentes à velocidade, que é calculada utilizando-se a equação 1.

(1)

Em que: V = velocidade de propagação (m/s).

L = distância entre os pontos de acoplamento dos centros das faces dos transdutores (m).

t = tempo decorrido desde a emissão da onda até a sua recepção (s).

36

Evangelista (2002), também enfatiza que as formas de se realizar o ensaio de ultrassom são a

direta, indireta e semi direta, conforme figura 10, tendo em vista que um bom acoplamento

entre a superfície do concreto e dos transmissores é crítica para medidas confiáveis, (MEHTA

e MONTEIRO, 2008).

Figura 4: Diferentes tipos de transmissão de pulso ultrassônico.

Fonte: Evangelista, 2002.

O método direto é o mais confiável do ponto de vista de trânsito

medição do tempo. Além disso, o caminho está claramente definido e pode ser medido

com precisão. E esta abordagem deve ser usada sempre que possível para avaliar

qualidade do concreto, (BUNGEY e MILLARD, 2004).

Segundo Bauer (2010), a umidade exerce influência na velocidade de propagação da onda,

pois pode ocorrer um aumento de 3 a 6% na velocidade de propagação do concreto úmido.

37

No Brasil este ensaio também é regulamentado pela NBR 8802 (1994), que prescreve o

método de ensaio não destrutivo para determinar a velocidade de propagação de ondas

longitudinais, obtidas por pulsos ultrassônicos, através de um componente de concreto, e tem

como principais aplicações: verificação da homogeneidade do concreto, detecção de eventuais

falhas internas de concretagem, profundidade de fissuras e outras imperfeições,

monitoramento de variações no concreto, ao longo do tempo, decorrentes de agressividade do

meio principalmente pela ação de sulfatos.

A figura 11 apresenta o equipamento que é utilizado para realizar as leituras de

monitoramento do concreto nos seus mais diversos estágios.

Figura 5: Equipamento de ultrassom.

Fonte: Proceq (2010).

Segundo Prado (2006), a velocidade de propagação do som apresenta valores diferentes de

acordo com o meio de propagação. De fato, o valor da velocidade do som é maior nos sólidos

e menores nos gases, apresentando, portanto, valor intermediário nos líquidos.

velocidade do som velocidade do som velocidade do som

(sólidos) > (líquidos) > (gases)

Segundo Newnam e Choo (2003), a velocidade de pulso ultrassônico pode ser influenciada

pelo comprimento do caminho, dimensões laterais da amostra testada,

presença de armaduras de aço, teor de umidade do concreto.

38

Bauer (2010), apresenta uma correlação da qualidade do concreto com a velocidade de

propagação da onda ultrassônica conforme tabela 6.

Tabela 6: Correlação da qualidade do concreto em função da velocidade ultrassônica.

Velocidade da onda Ultrassônica (m/s)

Qualidade do concreto

V > 4500 Excelente

3500 < V < 4500 Ótimo

3000 < V < 3500 Bom

2000 < V < 3000 Regular

V < 2000 Ruim

Fonte: Bauer (2010)

Bauer (2010) ainda salienta a utilização do método ultrassônico para detecção de defeitos no

concreto, detecção de falhas de concretagem e estimativa de profundidades das fissuras

conforme Figura 12.

Figura 6: Estimativa da profundidade da fissura.

Fonte: Bauer (2010).

Newman e Choo (2003) ressaltam várias determinações que podem ser feitas utilizando o

método de ultrassom em concreto tais como:

· Estimativa da profundidade de trincas superficiais

· Detecção de grandes espaços vazios ou cavidades

· Detecção de defeitos

· Homogeneidade do concreto

39

· Acompanhamento da evolução de concreto com o tempo

40

4. MATERIAIS E MÉTODOS

4.1. Materiais

- Concretos de diferentes relações água/cimento fornecidos pela Supermix Concreto S/A.

- Conjunto de Slump Test (haste, base, tronco de cone, funil.);

- Formas cilíndricas 10X20 cm;

- Tanque de cura/ Câmera úmida;

- Retifica de corpos de prova;

- Equipamento de leitura ultrassônica Proceq Pundit (Portable Ultrasonic Non-destructive

Digital Indicating Tester);

- Prensa digital Elétrica, Capacidade 100 ton;

4.2. Procedimentos Metodológicos

Os estudos foram realizados com concretos produzidos na região de Ipatinga- Minas Gerais

fornecidos pela Supermix Concreto. A empresa disponibilizou todas as cartilhas de traço que

foram utilizados nos estudos com seus respectivos quantitativos por cada m³ de concreto. A

tabela 7 apresenta esses quantitativos para cada relação água/ cimento.

41

Tabela 7: Quantitativo dos traços.

Quantitativos dos traços (m³)

a/c FCK Cimento Areia

natural

Areia

Artificial

Brita 1 Água

0,48 35,0 390 523 224 1098 187,2

0,68 25,0 278 646 277 1020 189,04

0,74 20,0 257 670 287 1004 189,02

0,91 15,0 198 688 295 1044 180,2

0,95 13,5 190 696 298 1035 178,6

Fonte: Supermix.

Antes da homogeneização, ensaios de caracterização dos agregados são realizados para a

verificação da integridade do concreto.

Os materiais que constituem o concreto (objeto dessa pesquisa) são brita 1 de gnaisse , brita 0

de gnaisse , areia natural fluvial e areia artificial de gnaisse. Estes materiais são armazenados

em baias conforme figura 13.

Figura 7: Agregados devidamente separados em baias.

Durante os estudos os agregados apresentaram as seguintes caracterizações físicas,

apresentados nas tabelas 8 a 10.

42

Tabela 8: Caracterização da areia artificial.

Descrição Resultados Massa unitária 1,546 kg/dm3

Massa específica 2,700 kg/dm3

Materiais pulverulentos 5,00 %

Módulo de finura 2,618

Diâmetro máximo 4,8 mm

Coeficiente de vazios 42,74 %

-

Fonte: Supermix.

Tabela 9: Caracterização da areia natural.







-

Fonte: Supermix.

43

Tabela 10: Caracterização da brita 1.







-

Fonte: Supermix.

Outra metodologia adotada pela concreteira foi a verificação da umidade dos agregados

miúdos antes do início das atividades diária, para garantir que a quantidade de água que está

constituída no traço de concreto foi respeitada.

A umidade foi verificada pelo método do frasco de Chapman e a metodologia do ensaio está

disposto na NBR 9775 (2011). Esta estabelece que se deve pesar 500 ± 1 g do material Figura

14, e adicionar água no frasco até a marca entre os bulbos conforme figura 15.

Figura 8: Pesagem do agregado para verificação da umidade.

44

Figura 9: Adição de água no frasco de Chapman.

Posteriormente com auxílio de um funil foi adicionado o material no frasco de Chapman

agitando-o para retirar o ar que fica retido entre as partículas de material conforme figura 16.

Figura 10: Adição de agregado no frasco de Chapman.

Após, este procedimento foi registrada a leitura na escala do frasco de Chapman obtendo a

umidade. Isso garante a integridade do concreto mantendo um controle rigoroso.

Os materiais foram pesados com auxilio de uma pá carregadeira. O primeiro material

colocado na balança foi à brita, posteriormente areia natural e areia artificial conforme figura

17.

45

Figura 11: Pesagem de agregado.

Finalizando a pesagem dos materiais constituintes do concreto, foi iniciada a descarga do

material através de uma correia transportadora até o caminhão betoneira, conforme figura 18 e

então adicionada à água.

Figura 12: Transporte de agregado.

Quando cerca de 30% (trinta por cento) dos agregados já estavam no caminhão betoneira

iniciou-se a descarga de cimento. O aditivo e 10% (dez por cento) de toda água foram

adicionados logo no final da mistura. Feito a adição de seus materiais constituintes, o concreto

foi misturado até a sua completa homogeneização.

Terminada a homogeneização dos agregados foram coletados volumes suficientes de concreto

para realizar o “slump test” e moldagens de corpos de prova figura 19.

46

Figura 13: Slump test.

O “Slump Test” é verificado seguindo recomendações da NBR NM 67 (1998) e a moldagem e

segundo a NBR 5738 (2008).

A facilidade de realização do ensaio de abatimento de tronco de cone “ slump test” tornou

este um ensaio necessário para tomada de decisões à respeito do concreto a ser aplicado na

obra. A NBR NM 67 (1998) regulamenta os procedimentos a serem adotados para realização

do ensaio, dispor de equipamento e local plano são condições exigidas pela NBR.

Os “Slump Test” e suas faixas de aceitação, para os concretos são apresentados na tabela 11.

Tabela 11: “Slump test” apresentados pelos concretos estudados e suas respectivas faixas de aceitação.

Fator água/cimento Faixa de Slump Test (mm) Slump medido (mm)

0,48 100 ± 20 115

0,68 100 ± 20 120

0,74 100 ± 20 110

0,91 100 ± 20 115

0,95 100 ± 20 120

Após a verificação do “slump test” e a aceitação do concreto na obra (o concreto fresco

apresentando as características desejáveis em projeto/nota fiscal), os corpos de prova foram

moldados conforme procedimentos da NBR 5738 (2008). Os moldes para os corpos de prova

47

obedeceram a uma relação de sua altura ser duas vezes o diâmetro e os golpes distribuídos

conforme tabela 12.

Tabela 12: Número de camadas e golpes para moldagem de corpos de prova.

Número de camadas em função

do tipo de adensamento Tipo de

corpos de

prova

Dimensão

básica Mecânico Manual

Número de golpes

para adensamento

manual

100 1 2 12

150 2 3 25

200 2 4 50

250 3 5 75

300 3 6 100

Cilíndrico

450 5 9 225

150 1 2 75

250 2 3 200 Prismático

450 3 -- --

Fonte: NBR 5738 (2008).

A fôrma utilizada para moldagem foi a cilíndrica (10 X 20) cm e foram distribuídas duas

camadas iguais de 12 (doze) doze golpes em cada. Foram moldados 45 corpos de prova,

sendo 15 para 3 (três) dias, 15 para 7 (sete) dias e 15 para 28 (vinte e oito) dias. Após a

moldagem estes corpos de prova foram desmoldados, (figura 20), registrados e colocados em

câmara úmida (figura 21) até a data de seu rompimento.

48

Figura 14: Corpos de prova prontos para desmoldar.

Figura 15: Corpos de prova em Câmara úmida.

No dia de rompimento de cada corpo de prova, obedecendo à data de sua moldagem, os

corpos de prova foram retirados da câmara úmida e retificados, conforme figura 22 para

retirada de irregularidades superficiais. Essas regularidades interferem diretamente na

resistência à compressão do concreto.

49

Figura 16: Retífica de corpos de prova.

Após a retífica dos corpos de prova os mesmos foram direcionados para o ensaio de ultrassom

e colocados em um dispositivo onde o transdutor e o receptor se alinham, garantindo que a

leitura seja mais axial possível conforme figura 23 A e figura 23 B.

Figura 17: Dispositivo de alinhamento de transmissores para ensaios de ultrassom. (A) foto lateral, (B) foto em perspectiva do dispositivo.

Após a fixação dos corpos de prova no dispositivo de alinhamento, foi colocado o gel de

leitura nos transmissores para garantir amplo acoplamento dos transmissores com os corpos

de prova figura 24, esse acoplamento se faz necessário para medidas confiáveis (MEHTA e

MONTEIRO 2008).

50

Figura 18: Adição de gel nos transmissores para ensaio de ultrassom.

Após o devido acoplamento dos transmissores nos corpos de prova, foram feitas 3 (três)

leituras com o equipamento Pundit lab em cada corpo de prova das relações água/cimento

evidenciadas no estudo, conforme figura 25.

Figura 19: Execução de leituras dos corpos de prova no ensaio de ultrassom.

Terminado a leitura de velocidade de pulso ultrassônico dos corpos de prova, os mesmos

foram colocados na prensa para rompimento, e suas respectivas cargas máximas registradas,

conforme figura 26.

51

Figura 20: Corpos de prova a serem rompidos.

Posteriormente à realização do ensaio de compressão axial simples, foram traçadas as curvas

de Abrams, que relaciona o fator água/cimento dos concretos estudados com o resultado de

rompimento dos corpos de prova em MPa e uma curva semelhante à curva de Abrams, que

relaciona a fator água/cimento com a velocidade de propagação da onda ultrassônica.

A utilização do R², o coeficiente de determinação, também chamado de coeficiente de

correlação múltipla, utilizou-se o programa Mini Tab para obtenção desta correlação (R²)

entre a leitura de pulso ultrassônico e a fator água/cimento do concreto e outra relação à

resistência à compressão axial simples e a fator água/cimento. Sua definição como a

proporção de variância "explicada" pelo modelo de regressão faz com que seja útil como uma

medida de sucesso da predição da variável dependente a partir das variáveis independentes

(ARAUJO, 2009).

Também com a utilização do Mini Tab foram obtidas equações exponenciais que estimam

valores de resistência à compressão simples e estimam valores de leituras ultrassônicas para

os concretos estudados.

52

5. RESULTADOS E DISCUSSÃO

Os resultados dos valores das leituras de ultrassom obtidos durante os ensaios dos corpos de

prova de concreto, das diversas relações, são listados na tabela 13 a tabela 17.

Tabela 13: Velocidade de propagação de onda ultrassônica a/c 0,48.

Velocidade de propagação de onda ultrassônica (m/s) 3 dias 7 dias 28 dias

Média Média Média

3921 3934 3987 3947 4074 4083 4091 4083 4118 4127 4162 4136

3879 3876 3856 3870 4046 4063 4080 4063 4179 4161 4253 4198

3980 3936 3985 3967 3979 3995 4004 3993 4067 4059 4042 4056

3885 3870 3845 3867 3884 3907 3900 3897 4193 4202 4193 4196

3910 3989 3912 3937 4016 4032 4041 4030 4113 4131 4157 4134

3901 3875 3840 3872 4074 4083 4065 4074 4219 4210 4229 4219

3980 3992 3911 3961 4100 4095 4075 4090 4097 4080 4115 4097

3976 3890 3845 3904 3983 4016 4032 4010 4166 4157 4148 4157

3945 3900 3888 3911 4074 4091 4109 4091 4197 4197 4197 4197

3967 3870 3840 3892 4028 4020 4028 4025 4163 4154 4154 4157

3840 3822 3874 3845 4038 4000 3002 3680 4168 4159 4168 4165

4001 3980 3985 3989 4109 4117 4126 4117 4075 4092 4101 4089

4042 4030 4012 4028 4078 4095 4121 4098 4168 4150 4141 4153

3903 3945 3903 3917 3987 3995 4012 3998 4164 4155 4164 4161

3911 3934 3945 3930 4159 4168 4177 4168 4192 4173 4210 4192

53




3518 3521 3557 3532 3661 3682 3716 3686 4049 4057 4066 4057

3670 3576 3570 3605 3766 3817 3847 3810 3967 3883 3991 3947

3436 3474 3455 3455 3709 3723 3766 3733 4074 4090 4099 4088

3548 3535 3555 3546 3762 3798 3769 3776 4070 4079 4088 4079

3492 3505 3479 3492 3721 3721 3721 3721 4041 4057 4074 4057

3518 3565 3593 3559 3697 3711 3683 3697 4230 4239 4267 4245

3451 3470 3458 3460 3695 3716 3737 3716 4179 4188 4188 4185

3686 3650 3657 3664 3698 3776 3783 3752 4078 4112 4087 4092

3582 3490 3503 3525 3658 3665 3679 3667 4012 4028 4028 4023

3525 3512 3551 3529 3700 3760 3767 3742 4053 4053 4095 4067

3562 3522 3529 3538 3702 3695 3710 3702 4091 4109 4126 4109

3600 3634 3655 3630 3704 3711 3740 3718 4179 4188 4188 4185

3510 3582 3542 3545 3703 3696 3696 3698 4202 4211 4211 4208

3538 3558 3591 3562 3629 3629 3636 3631 4145 4154 4172 4157

3622 3650 3664 3645 3709 3774 3702 3728 4148 4166 4175 4163

54




3497 3535 3629 3554 3676 3704 3711 3697 3843 3858 3913 3871

3562 3568 3562 3564 4038 4063 4072 4058 3874 3913 3946 3911

3629 3636 3699 3655 3680 3659 3701 3680 3904 3912 3943 3920

3490 3544 3564 3533 4071 4097 4106 4091 3801 3816 3831 3816

3549 3450 3468 3489 3975 4008 4016 4000 3898 3946 3922 3922

3453 3568 3595 3539 4016 4058 4033 4036 3786 3794 3779 3786

3446 3409 3446 3434 3908 3947 3940 3932 3874 3872 3872 3873

3587 3621 3614 3607 3832 3840 3855 3842 3789 3774 3766 3776

3527 3553 3494 3525 3835 3843 3843 3840 3906 3891 3914 3904

3394 3419 3431 3415 3687 3694 3701 3694 3855 3855 3863 3858

3492 3499 3512 3501 3765 3727 3757 3750 3991 4000 3975 3989

3615 3580 3601 3599 3705 3726 3740 3724 3925 4050 3983 3986

3600 3587 3614 3600 3798 3813 3783 3798 3850 3835 3835 3840

3655 3713 3669 3679 3811 3841 3856 3836 3865 3857 3857 3860

3453 3453 3459 3455 3698 3691 2747 3379 3959 3951 3975 3962

55




2995 3000 2995 2997 3395 3302 3395 3364 3780 3788 3745 3771

3362 3339 3380 3360 3386 3372 3386 3381 3731 3745 3765 3747

3178 3205 3200 3194 3491 3521 3544 3519 3824 3845 3743 3804

3219 3230 3230 3226 3409 3409 3403 3407 3744 3821 3832 3799

3196 3238 3255 3230 3481 3559 3466 3502 3765 3821 3711 3766

3244 4360 3288 3631 3507 3575 3507 3530 3721 3789 3788 3766

3260 3282 3260 3267 3511 3533 3526 3523 3731 3755 3741 3742

3233 3228 3233 3231 3339 3360 3395 3365 3789 3787 3777 3784

3227 3211 3265 3234 3358 3344 3379 3360 3765 3743 3732 3747

3134 3129 3206 3156 3511 3511 3511 3511 3888 3890 3881 3886

3228 3250 3228 3235 3263 3263 3289 3272 3645 3633 3621 3633

3204 3162 3226 3197 3481 3410 3459 3450 3678 3654 3664 3665

3234 3255 3272 3254 3369 3410 3403 3394 3782 3711 3776 3756

3277 3277 3322 3292 3392 3340 3355 3362 3788 3721 3745 3751

3226 3178 3232 3212 3284 3251 3218 3251 3843 3846 3874 3854

56




2980 2974 2935 2963 3317 3332 3325 3325 3449 3440 3532 3474

2771 2786 2786 2781 3312 3358 3320 3330 3400 3408 3414 3407

2725 2742 2757 2741 3263 3277 3298 3279 3494 3402 3486 3461

2651 2686 2692 2676 3251 3298 3319 3289 3479 3477 3479 3478

2629 2667 2667 2654 3276 3205 3220 3234 3508 3500 3508 3505

2622 2660 2622 2635 3362 3214 3341 3306 3632 3624 3640 3632

2725 2722 2722 2723 3240 3254 3347 3280 3586 3512 3595 3564

2672 2686 2714 2691 3226 3233 3240 3233 3697 3613 3613 3641

2728 2750 2742 2740 3242 3350 3393 3328 3504 3554 3562 3540

2540 2514 2566 2540 3240 3347 3376 3321 3500 3576 3500 3525

2725 2882 2762 2790 3375 3334 3282 3330 3428 3487 3439 3451

2810 2822 2817 2816 3229 3322 3310 3287 3358 3401 3310 3356

2772 2781 2788 2780 3364 3327 3326 3339 3235 3351 3367 3318

2588 2628 2627 2614 3341 3361 3354 3352 3345 3462 3479 3429

2681 2662 2694 2679 3287 3316 3338 3314 3412 3487 3471 3457

A tabela 18 apresenta os resultados médios das leituras ultrassônicas apresentadas pelos

corpos de prova de diferentes relações água/cimento.

57

Tabela 18: Velocidade média de propagação de onda ultrassônica dos a/c estudados.

Velocidade média de propagação de onda ultrassônica. 3 dias 7 dias 28 dias

a/c

* CV (%) * CV (%) * CV (%)

0,48 3922 1,29 4028 2,87 4154 1,10

0,68 3552 1,75 3719 1,16 4111 1,92

0,74 3543 2,18 3824 4,85 3885 1,69

0,91 3248 4,04 3413 1,08 3765 2,59

0,95 2722 3,69 3303 2,64 3483 1,66 * Coeficiente de Variação

Essas leituras médias dos corpos de prova, apresentadas na tabela 18, atenderam a expectativa

proposta por vários autores de quanto menor a fator água/cimento, maior a leitura de pulso

ultrassônico, dando uma idéia de melhor condição do concreto.

Os coeficientes de variações apresentados na tabela 18 satisfazem a condição de aplicação do

ensaio de ultrassom, já que Hamakassi (1987) considera um coeficiente de variação aceitável

para grandes estruturas de 6 a 9%, sendo que o maior coeficiente encontrado é 4,85%.

Vale destacar que Bauer (2010) apresenta uma relação de velocidade ultrassônica com a

quantidade do concreto, conforme tabela 6 que consta no item revisão bibliográfica deste

trabalho.

Ao comparar os valores apresentados por Bauer (2010) e os obtidos nesta pesquisa (tabela 19)

tem-se:

Tabela 19: Qualidade do concreto.

Água/cimento Qualidade do concreto

0,48 Ótimo

0,68 Ótimo

0,74 Ótimo

0,91 Bom

58

0,95 Bom

Os valores de resistência à compressão axial simples dos corpos de prova estudados para as

diversas relações água/cimento são listados nas tabelas 20 a 24.

Tabela 20: Resultados de rompimento de corpos de prova para relação 0,48.

Resistência dias (MPa)

3 (dias) 7 (dias) 28 (dias)

19,43 28,65 41,46

18,76 34,19 45,56

19,47 28,42 44,68

22,32 29,88 44,49

18,90 32,81 41,62

19,90 32,00 44,87

20,87 32,98 40,82

21,76 21,03 40,49

19,67 29,64 42,38

22,54 32,53 41,07

19,87 31,53 41,09

19,80 33,19 42,87

18,90 29,09 41,76

19,79 31,72 44,32

20,87 33,54 43,98

Média 20,19 30,75 42,76

59




10,01 15,72 28,12

11,52 17,13 28,17

10,09 15,71 29,01

9,12 16,68 27,99

9,05 17,17 26,28

9,35 16,36 27,83

8,95 14,44 28,93

8,84 16,64 27,04

9,14 16,79 28,84

10,39 14,37 29,5

10,65 17,67 2,91

9,77 15,34 22,84

9,17 16,42 22,42

8,25 14,73 22,23

9,51 15,05 23,63

Média 9,59 16,01 22,65

60




10,08 15,71 27,27

10,84 15,19 26,94

10,47 14,77 28,37

11,69 15,04 26,96

10,45 15,33 27,83

11,51 14,97 28,52

12,73 15,20 27,24

11,94 15,19 28,52

10,83 14,96 27,78

12,67 15,30 29,56

11,27 18,55 28,42

11,69 16,81 27,40

10,01 14,17 27,52

10,61 14,50 28,60

12,68 15,46 29,86

Média 11,30 15,41 28,05

61




9,79 15,45 22,15

7,24 14,99 22,06

8,09 16,99 22,51

9,5 16,03 23,23

7,92 16,46 22,59

7,55 17,43 23,60

9,28 18,45 22,59

7,68 14,13 22,05

9,98 15,47 22,39

8,09 15,21 23,29

8,39 15,41 20,24

7,18 16,25 22,37

8,09 15,80 20,52

8,99 15,75 23,67

8,42 15,82 24,62

Média 8,41 15,98 22,53

62




5,21 12,77 14,87

5,23 12,39 16,49

5,77 11,99 17,09

4,99 12,31 15,57

5,44 10,89 18,89

6,44 13,67 15,98

5,92 11,47 16,51

6,12 11,64 16,06

5,60 12,04 17,23

5,25 12,87 16,59

4,84 11,46 15,27

5,35 13,88 16,04

5,46 13,88 15,78

5,22 11,00 15,76

5,12 11,55 15,65

Média 5,46 12,25 16,25

63

Os resultados médios das relações água/ cimento estudadas dispostos na tabela 25.

Tabela 25: Resultados de rompimento médio das relações água/cimento.

Resultados médios (dias) Fator água/cimento

(a/c) 3 7 28

0,48 20,19 30,75 42,76

0,68 9,59 16,01 28,05

0,74 11,30 15,41 26,85

0,91 8,41 15,98 22,53

0,95 5,46 12,25 16,25

Os resultados médios de resistência à compressão axial simples dos corpos de prova

apresentados na tabela 25 atendem à expectativa, tomando como base que quanto menor a

fator água/cimento maior a resistência apresentada do concreto. Isto é verificado por meio da

curva de Abrams apresentada por (IBRACON, 2005).

A conformidade dos resultados indica um bom controle tecnológico no processo, garantindo a

qualidade do concreto fornecido.

Os resultados satisfazem a condição da resistência característica do traço, atendendo a

condição especificada pela cartilha de traço apresentada na tabela 26. Na tabela 26 a

resistência específica do traço corresponde à resistência requerida de projeto, e o resultado

médio corresponde aos valores de resistência obtidos neste trabalho.

Tabela 26: Comparação dos resultados obtidos e resultados de projeto.

Fator

água/cimento

(a/c)

Resistência especifica do

traço (MPa) **

Resultado Médio Fc

28 dias (MPa)

Resultado médio –

Resistência

especifica (MPa)

0,48 35,0 42,76 7,8 (22,3%) *

0,68 25,0 28,05 3,1 (12,4%) *

0,74 20,0 26,85 6,9 (34,5%) *

0,91 15,0 22,53 7,5 (50,0%) *

0,95 13,5 16,25 2,8 (20,7%) * * Valor percentual referente à diferença entre as resistências. ** Valores das resistências dos traços fornecidos pela Supermix.

64

Esses resultados apresentados na tabela 26 satisfazem os resultados previstos na cartilha de

traço com mínimo de 2,8 MPa acima da resistência especificada, garantindo a integridade da

peça onde o concreto foi aplicado. Observa-se que os valores percentuais representam os

ganhos de resistências obtidos nos concretos objetos desses estudos.

Com os valores da resistência à compressão axial simples, das relações água/cimento, da

tabela 25 foi traçada a curva de Abrams conforme figura 27.

Figura 21: Curva de Abrams para valores de resistência das relações estudadas.

Nesta curva é possível relacionar um fator água/cimento compreendido entre 0,4 e 1,0 para as

idades de 3, 7 e 28 dias, podendo estimar a resistência à compressão do concreto. Estas curvas

foram obtidas pela correlação entre a resistência à compressão e a fator água/cimento. Nesta

correlação foram obtidas também as equações apresentadas na tabela 27, que possibilitam

trabalhar com as respectivas estimativas.

65

Tabela 27: Equações exponenciais da resistência à compressão com o fator água/cimento.

Idade (dias) Equações exponenciais R²

3 Y= 54,152 e-2119x 0,9979

7 Y=73,190 e-1,871x 0,9870

28 Y= 100,83 e-1,777x 0,9838

Na equação Y corresponde à resistência à compressão e X a fator água/cimento.

Observa-se que todos os valores de coeficientes de correlação (R²) apresentaram valores

próximos a unidade, indicativo da confiabilidade das equações.

Na figura 28 é apresentada a relação entre a velocidade de propagação de onda ultrassônica e

fator água/cimento.

Figura 22: Relação entre a velocidade de propagação de onda ultrassônica e fator água/cimento.

As curvas obtidas para essa correlação foram exponenciais. Por meio dessas curvas poderá

estimar a velocidade de propagação de onda ultrassônica com o fator água/cimento desejada,

66

evitando assim a necessidade de ensaios destrutivos na peça. Tendo a velocidade de

propagação de onda ultrassônica da figura 28, é possível estimar a fator água/cimento. Com

este valor de fator água/cimento utilizando a figura 27 é possível estimar a resistência à

compressão do concreto.

Foram obtidas também as equações que correlacionam à velocidade ultrassônica com o fator

água/cimento (tabela 28).

Tabela 28: Equações exponenciais da correlação velocidade ultrassônica com o fator água/cimento.

Idade (dias) Equações exponenciais R²

3 Y= 5001,9 e-0,341x 0,8104

7 Y=4972,033 e-0,412x 0,9110

28 Y= 5512,9 e-0,653x 0,8142

Na equação Y corresponde a velocidade de propagação da onda ultrassônica e X a fator

água/cimento.

Observa-se que todos os valores de coeficientes de correlação (R²) apresentaram valores

próximos a unidade, sendo que o resultado obtido para 7 dias apresenta mais próximo da

unidade.

67

6. CONCLUSÃO

Todos os concretos analisados atenderam o Fck (resistência característica) de projeto, sendo

estes satisfatórios quanto aos resultados apresentados aos 28 dias, apresentando assim um

valor mínimo de 12 % acima do valor esperado conforme tabela 26.

Com a obtenção das resistências características à compressão e suas relações água/cimento

foi possível traçar a curva de Abrams para os concretos estudados. As correlações entre a

resistência característica à compressão e a relação água//cimento apresentaram valores

satisfatórios quanto ao R², sendo este bem próximo da unidade, podendo assim estimar

através das equações exponenciais com confiança o valor da resistência à compressão axial

simples para outras relações água/cimento.

As leituras de ultrassom apresentaram um coeficiente de variação de 4,85%. Na correlação

entre estas leituras e a fator água/cimento os valores de R² apresentaram-se próximos da

unidade. Isto é um indicativo da possibilidade de se estimar a resistência à compressão axial

simples através de propagação de onda ultrassônica, evitando a necessidade de realizar

ensaios destrutivos no concreto.

Outra importante verificação é a possibilidade de se estimar a qualidade do concreto por meio

do ensaio de ultrassom em consonância com o estabelecido em documentos referenciais.

Segundo estes documentos os concretos estudados foram classificados como bons e ótimos.

O uso desse procedimento não substitui nenhum outro método de controle tecnológico como,

moldagem, esclerometria e outros. Sendo que é possível realizar uma estimativa da resistência

à compressão axial simples e sua resistência com idades mais avançadas.

Sugestões para trabalhos futuros:

· Realizar o estudo em concretos com idades mais avançadas (acima de 28 dais) para

possível estimativa de resistência à compressão axial simples.

68

· Verificar a propagação de onda ultrassônica em diferentes tipos de cimentos, e

estabelecer as respectivas equações de correlações com as propriedades do concreto.

· Realizar o estudo para a verificação da resistência à compressão axial simples de

concretos “in-loco” para certificação da aplicabilidade do método.

69

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dissertação 036 - thiago do carmo · manutenção ou diagnostico de obras já em trabalho, adota...

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